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Quels sont les mécanismes physiologiques qui permettent déviter lentorse de la cheville ? La proprioception ou lanticipation ? Sagit-il dun mécanisme Réactif.

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1 Quels sont les mécanismes physiologiques qui permettent déviter lentorse de la cheville ? La proprioception ou lanticipation ? Sagit-il dun mécanisme Réactif ou prédictif ? « feedback » ou « feedforward » ? Quelles conséquences en rééducation ? Version Auteurs : Roland Sultana et Carole Puccini la-cheville-consequences-en-reeduc html la-cheville-consequences-en-reeduc html 1

2 Une entorse de cheville est évitée à chaque pas lors de la marche ou de la course, à partir des informations proprioceptives qui régulent en permanence les contractions musculaires. Il sagit dune régulation en feedback. Est-ce une idée fausse ? 2

3 Pour pouvoir répondre à cette question, il faut comprendre ce quest la vitesse de conduction dans les nerfs 3

4 Mesure de la vitesse de conduction dans les nerfs La mesure de la vitesse de conduction nerveuse motrice. Elle consiste à stimuler un tronc nerveux (médian, ulnaire, sciatique poplité externe par exemple) à l'aide d'un choc électrique bref. Ensuite, on recueille (par électromyographie) la réponse d'un muscle distal faisant partie du territoire moteur du nerf stimulé. Le nerf est stimulé en deux points de son trajet. La réponse du site de stimulation proximal est recueillie après celle du distale. temps de conduction Ce temps de latence entre les deux réponses correspond au temps de conduction sur le tronc nerveux entre les deux points de stimulation. La longueur du nerf entre les deux points de stimulation est mesurée directement sur la peau. vitesse de conductionLe rapport de cette distance au temps de conduction représente la vitesse de conduction nerveuse motrice. 4

5 Vitesse de conduction dans les nerfs (suite). Elle est de 20 à 25 mètres par seconde chez le nouveau-né et de 50 mètres par seconde chez l'adulte 5

6 Lidée quune entorse de cheville est évitée à chaque pas lors de la marche ou de la course, à partir des informations proprioceptives qui régulent en permanence les contractions musculaires nest plus défendable.Lidée quune entorse de cheville est évitée à chaque pas lors de la marche ou de la course, à partir des informations proprioceptives qui régulent en permanence les contractions musculaires nest plus défendable. En effet, la vitesse de conduction des nerfs nest pas aussi rapide que celle de lélectricité dans un robot piloté par ordinateur. la vitesse de linflux nerveux est trop lente pour pouvoir corriger lacte en cours de réalisation On peut mesurer : le temps que linflux nerveux sensitif qui renseigne le système nerveux sur la survenue dune entorse et le temps nécessaire à linflux moteur qui va faire contracter les muscles protecteurs Conclusion : en faisant la somme de ces 2 temps, on saperçoit que cest trop long pour être efficace 6

7 Comparaison de avec Comparaison de la vitesse de conduction dans les nerfs avec la vitesse du courant électrique dans un robot piloté par ordinateur Vitesse de conduction nerveuse : 20 à 25 mètres par seconde chez le nouveau-né 50 mètres par seconde chez l'adulte. A comparer avec la vitesse du courant électrique qui est utilisée par les ordinateurs et les robots : kilomètres par seconde kilomètres par seconde soit la distance de la terre à la lune par seconde Cest infiniment plus rapide Conclusion : Chez lhomme, cest beaucoup plus long Beaucoup trop long Beaucoup trop long pour empêcher une entorse de se produire pour empêcher une entorse de se produire 7

8 time-varying control of joint stiffness Notion de time-varying control of joint stiffness Raideur articulaire qui varie dans le temps 8 Il ne sagit pas de raideur pathologique La raideur physiologique dune articulation est dûe à des co-contractions des muscles agonistes et antagonistes qui protègent cette articulation et évitent les faux mouvements Il sagit dun « tonus protecteur » des articulations qui est programmé avant le geste, grâce à lapprentissage et à lentrainement.

9 Un muscle contracté peut-il augmenter instantanément sa raideur lorsquon létire ? 9 Un 2 ème mécanisme intervient lorsquil y a un risque dentorse (par exemple une inversion brutale de la cheville) alors que les muscles péri-articulaires sont contractés (raideur protectrice préventive des muscles fibulaires) sans délai : il sagit dune propriété physiologique intrinsèque dun muscle contracté En effet, lorsquun muscle contracté est étiré, sa raideur augmente immédiatement, sans délai : il sagit dune propriété physiologique intrinsèque dun muscle contracté Voilà comment le système nerveux central protège les articulations de manière préventive : Voilà comment le système nerveux central protège les articulations de manière préventive : Il anticipe la raideur articulaire dont chaque articulation a besoin en fonction de chaque activitéIl anticipe la raideur articulaire dont chaque articulation a besoin en fonction de chaque activité La raideur nécessaire pour courir sur une plage de galets nest pas la même que celle utilisée pour courir sur un terrain plat (spécificité de chaque activité)La raideur nécessaire pour courir sur une plage de galets nest pas la même que celle utilisée pour courir sur un terrain plat (spécificité de chaque activité)

10 EXEMPLE : Si un muscle est contracté de 20 Newtons Tout étirement (augmentation de la longueur) va entrainer une augmentation de tension qui soppose au mouvement Cette augmentation de tension est immédiate (sans délai) 10

11 Spécificité de la raideur articulaire qui varie dans le temps La raideur de la cheville nécessaire pour courir sur une route goudronnée nest pas la même que celle qui est indispensable pour courir sans danger sur une plage de galets Celle qui est nécessaire pour donner un coup de pied dans un ballon est encore différente Ces exemples permettent de comprendre : le rôle du système nerveux central lors de lapprentissage des gestes fonctionnels et sportifs (mémorisation de programmes moteurs spécifiques de chaque activité qui incluent une raideur variable dans le temps pour chaque articulation) et limportance de lentrainement en situation réelle ou en situation la plus proche possible des conditions dutilisation 11

12 Bibliographie : 12

13 https://www.webdepot.umontreal.ca/Usagers/smitha/WebP ageLabo/articles/Smith%20BBS% pdf https://www.webdepot.umontreal.ca/Usagers/smitha/WebP ageLabo/articles/Smith%20BBS% pdf 13

14 Notion de mouvements balistiques 14

15 Définition des mouvements balistiques Ce sont des mouvements brefs et très rapides qui sont effectués sans rétrocontrôle sensoriel (cest à dire sans ajustement de la commande motrice à partir des informations sensorielles). Ce sont des mouvements dont la trajectoire est déterminée entièrement par la programmation initiale Exemples : Attraper une mouche Saccade oculaire Frappe au clavier (par une secrétaire et non par un débutant) Marcher, courir Enfoncer un clou avec un marteau, etc… Bibliographie : Hay L. : Le mouvement dirigé vers un objectif visuel, chez l'adulte et chez l'enfant, 1979 Pinel John : Biopsychologie - 6ème éd. p

16 Vitesse de conduction nerveuse et mouvements balistiques Si une erreur se produit au cours dun mouvement rapide comme la course ou le jeu dun instrument de musique comme le piano, il est impossible à la sensibilité de corriger cette erreur par un mécanisme de feedback car la vitesse de conduction nerveuse est trop lente. La sensibilité en général et la proprioception en particulier permettent de corriger laction suivante, mais pas laction rapide en cours dexécution. Ces « mouvements balistiques » sont trop rapides pour être exécutés en feedback chez lhomme 16

17 Vitesse de conduction et mouvements rapides des robots Contrairement à ce qui se passe chez lhumain, dans certains robots et systèmes robotisés le feedback est possible même à très grande vitesse car le courant électrique va à la vitesse de la lumière. Par exemple : Piloter un avion aux ailes inversées est impossible sans lassistance dun ordinateur (commande électrique de vol) car ces avions sont très instables. Loptique adaptative pour corriger la turbulence de latmosphère terrestre dans les télescopes. Il faut analyser la déformation de l'image, calculer la correction à apporter et déformer le miroir du télescope jusqu'à 500 fois par seconde ! 17 L'avion X-29

18 Exemple de correction dune image par une optique adaptative 18

19 Conclusions : Chez lhomme une telle vitesse de traitement de linformation est impossible Ne pas confondre les mouvements des vivants et ceux des robots De nombreux travaux de recherche en neuroscience ont prouvé cette différence 19

20 Chez lhumain, le temps de conduction des nerfs est relativement lent et ce, dans tous les mouvements rapides comme la marche, la course, le service de tennis, la frappe du karatéka, la frappe au clavier par une secrétaire, etc… La vitesse de linflux nerveux est trop lente pour pouvoir corriger lacte en cours de réalisation. Les mouvements appelés « mouvements balistiques » sont donc anticipés. Le tonus protecteur des articulations est programmé avant le geste grâce à lapprentissage et à lentrainement. 20

21 Si le karatéka na pas bien calculé sa frappe avant datteindre sa cible, il va manquer son adversaire Si tennisman na pas bien calibré son service, il risque de taper dans le filet Si on ne sait pas bien manier le marteau, on peut se taper sur les doigts Si en descendant les escaliers on manque la marche, on risque de chuter 21

22 L indépendance relative des mouvements balistiques vis-à-vis des afférences sensorielles est attestée par plusieurs données expérimentales : Tout dabord, Les travaux de Jankowska chez le chat (1959) JANKOWSKA, E Instrumental scratch reflex of the deafferentated limb in cats and rats. Acta Biol. Exp. (Warsaw) 19: Ceux de Taub et Berman (1968) et de Bossom et Omaya (1968) chez le singe même en labsence dinformations visuelles Ont montré que lanimal qui a subi la désafférentation dun membre est toujours capable deffectuer des mouvements balistiques, même en labsence dinformations visuelles Liu CN, Chambers WW. A study of cerebellar dyskinesia in the bilateral deafferented forelimbs of the monkey. Acta Neurobiol. Exp., 1971, 31,

23 L indépendance relative des mouvements balistiques vis-à-vis des afférences sensorielles est attestée par plusieurs données expérimentales (suite) : Il a été calculé et démontré que le mouvement balistique, du fait de sa rapidité, ne peut être régulé de manière permanente par les afférences proprioceptives liées à son exécution. En effet, si on exclut la boucle myotatique dont la marge daction est relativement limitée, il faut au moins 1/20 ème de secondes pour quun signal proprioceptif puisse modifier le cours du mouvement POULIQUEN R. et RICHALET J. analyse dune expérience de maintien postural. J. Physiol., Paris 1968, 60, MERTON P. A. The properties of the human muscles servo. Brain Res. 1974, 71, 475–478 23

24 L indépendance relative des mouvements balistiques vis-à-vis des afférences sensorielles est attestée par plusieurs données expérimentales (suite et fin) : Brooks V. B. Some examples of progamed limb movements. Brain Res May 17;71(2-3): Importance de la cible dans le déroulement dun mouvement rapide. Il sagit dans cet exemple dun mouvement réalisé entre 2 cibles que lanimal perçoit visuellement. Après lentraînement de lanimal, le mouvement garde la même amplitude lorsque, après son initiation, la cible est supprimée ou déplacée. Tout se passe comme si les afférences sensorielles étaient inopérantes pendant le déroulement du mouvement. Celui-ci parait dès lors lexpression programme central préétabli. dun programme central préétabli. 24

25 Dans les mouvements balistiques chaque geste est prévu davance Le cerveau effectue une véritable planification et programmation des mouvements programme central préétabli programme moteur On parle de programme central préétabli ou de programme moteur programme sensitivo - moteur ou de programme sensitivo - moteur Lensemble des paramètres du mouvement serait prédéterminé centralement sur la base dun certain nombre dinformations sur les conditions dans lesquelles le mouvement est destiné à se dérouler. Ce programme moteur prévoit à la fois : La sélection des muscles impliqués dans le mouvement. Le degré de contraction qui leur sera imposé. Lordre de la mise en jeu. La durée de leur activation. Et bien sûr, les variation dintensité de la raideur articulaire. 25

26 qui se déroule suivant un « programme moteur » enregistré dans la mémoire gestuelle Certes, pour toutes les activités balistiques le feedback ne peut pas corriger le geste en cours dexécution qui se déroule suivant un « programme moteur » enregistré dans la mémoire gestuelle feedback sensoriel (proprioseptif et extéroseptif) Cependant, le feedback sensoriel (proprioseptif et extéroseptif) permet : denregistrer dans la mémoire gestuelle les gestes correctement exécutés, en cas derreur, damender les gestes suivants, et donc daméliorer le programme moteur pour pouvoir effectuer de mieux en mieux les essais ultérieurs. 26

27 Rôle du feedback proprioceptif (et autres feedback) dans les mouvements balistiques Les informations proprioceptives et extéroceptives ont donc un rôle important dans les gestes rapides (mouvements balistiques), bien que leur rôle ne soit pas le même que lorsque le geste est réalisé lentement ou lors dun geste rapide réalisé par un robot. Ces informations permettent daméliorer le programme moteur pour une utilisation future et non pas de corriger laction en cours dexécution. Le feedback apporté par ces informations est donc dans ce cas synonyme de « connaissance des résultats ». 27

28 Spécificité de chaque programme moteur ou sensitivo-moteur La raideur articulaire qui varie dans le temps est spécifique de chaque activité Exemples : La raideur nécessaire pour danser nest pas la même et nintervient pas au même moment que celle nécessaire à la marche avec des talons hauts, et encore différente de celle indispensable pour réaliser un « mawachi » au karaté. les programmes moteurs indispensable à chaque activité incluent la raideur articulaire qui varie dans le temps 28

29 Conséquences en rééducation En fin de progression de la rééducation dune entorse de la cheville, il est indispensable de rééduquer le patient dans les conditions les plus proches des situations réelles. But : mémoriser (engrammer) les programmes moteurs spécifiques. La rééducation ne saurait se limiter à lutilisation de plateaux de Freeman et des poussées déséquilibrantes Il faut aussi entrainer le patient sportif à la course, au saut et réintroduire progressivement toutes les difficultés spécifiques de son activité sportive ou usuelle. La rééducation doit donc se terminer par un travail systématique des activités habituelles en collaboration (si nécessaire) avec lentraineur sportif. 29

30 En conclusion : Une entorse de cheville est évitée à chaque pas lors de la marche ou de la course, à partir des informations proprioceptives qui régulent en permanence les contractions musculaires. Cest une idée fausse ! et pourtant très répandue… 30


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