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Scoliose idiopathique de l’adolescent et facteurs neurosensoriels

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Présentation au sujet: "Scoliose idiopathique de l’adolescent et facteurs neurosensoriels"— Transcription de la présentation:

1 Scoliose idiopathique de l’adolescent et facteurs neurosensoriels
Table ronde : Facteurs éthiopathogéniques impliqués dans la survenue d’une scoliose idiopathique, GES, 24 mars 2012, Tours Christine ASSAIANTE Laboratoire de Neurosciences Cognitives, UMR 7291, CNRS, AMU, Marseille

2 La scoliose idiopathique
 Déformation tridimensionnelle du rachis Lors de ce travail j’ai étudié un groupe de 17 sujets scoliotiques présentant une atteinte modérée, la valeur de l’angle de Cobb était âgés en moyenne de 14 et 3 mois ayant un angle de cobb compris entre 10° et 30° et un groupe de 16 sujets contrôles âgés de 14 et 1mois. Comme lors du travail précédent nous avons étudié le segment de la tête, des épaules et du bassin, nous avons également déterminé 3 segments au niveau du tronc le segment cervical, le segment thoracique et le segment lombaire. L’analyse des données cinématiques a également été réalisé avec le système d’analyse du mouvement ELITE et nous avons étudié les même paramètres et indices de l’expérience précédente. Sujets avec une scoliose modérée (10°< angle Cobb < 30°) Angle de Cobb

3 Postural Control Orientation Stabilisation
Alignment of the axis of the body with the gravity vector Equilibrium : control of the CG position Diapo3: In our team we distinguish two functionc of postural control, the orientation and stabilization functions. Under static condition, to control the posture of the whole body consist in choosing a vertical orientation and to maintain this vertical orientation despite the perturbing effects of gravity. These 2 functions can also concern only one body segment. Traditionnellement dans le groupe où j’ai effectué ma thèse, on distingue 2 composantes du contrôle postural : l’orientation et la stabilisation Sur terre, contrôler la posture de l’ensemble du corps consiste d’abord à choisir une orientation verticale C’est à dire positionner les segments les uns par rapport aux autres et à lmaintenir cette orientation verticale en dépit des perturbations gravitaires et des perturbations liées aux mouvements qu’on réalise. Problématique de la coordination posture-mouvement (Massion) Ces 2 fonctions peuvent également concerné un segment particulier. Par exemple dans la tâche du garçon de café, il s’agit aussi bien d’orienter son avant-bras à l’horizontale que de la stabiliser afin de pouvoir réaliser avec précision la tâche de délestage Under static conditions, postural control involves adopting a given body orientaition wich is generally aligned with the gravity vector and maintaining this posture despite the perturbing effects of gravity and other external forces. We defend the hypothesis that these 2 function of posture are separatly controlled. The postural orientation corresponds to the orientation of whole body. This means the choice of a referential to orient the body. And the postural stabilization of the whole body corresponds to maintaining the choosen orientation with respect to the referential. But this 2 functions can also concern only one body segment.

4 Questions posées par les AIS
Quels sont les effets de cette déformation du rachis dans la construction du schéma corporel, sachant que le tronc constitue un référentiel de base pour contrôler la posture, l’équilibre, ainsi que l’orientation verticale et sa représentation. Comment les processus développementaux interfèrent avec cette pathologie qui exprime une déformation du rachis au cours de l’adolescence, qui est, précisément, une période de transition déterminante au cours de l’ontogénèse. Mieux comprendre cette période charnière de l’adolescence est absolument indispensable pour mieux appréhender les pathologies développementales car le développement n’est pas un processus linéaire et que l’adolescence est une phase spécifique dans le développement du contrôle postural.

5 AIS et troubles du contrôle postural
Performances posturales moins bonnes, majorées par une augmentation de la sévérité de la déformation du rachis ( Haumont et al, 2011; Cheng et al, 2011). Déficits d’équilibre locomoteur (Mallau et al, 2007) Problèmes d’intégration sensorielle (Barrack et al, 1984; Herman et al, 1985; Keesen et al, 1992; Wiener-Vacher and Mazda, 1998; Simoneau et al, 2006)

6 Contributions sensorielles au contrôle postural
Informations Visuelles Informations Vestibulaires (otolithiques et canalaires) Informations graviceptives Informations Proprioceptives

7 AIS et troubles neurosensoriels
Troubles Vestibulaires (otolithiques et canalaires) Shalstrand and Petrusson, 1979; Shalstrand et al, 1979, Wiener-Vacher and Mazda, 1998) au niveau anatomique avec une asymétrie des systèmes otolithique et canalaire, en lien avec une asymétrie cranio-faciale (Rouzié et al, 2011; Lambert et al, 2011). au niveau fonctionnel avec une asymétrie des réponses à un des tests de la fonction vestibulaire (test OVAR: off vertical axis rotation). Ce test évalue la fonction des voies vestibulaires centrales transportant les informations d’accélérations linéaires, dont la pesanteur, vers le système nerveux central (Wiener-Vacher et al, 2011). au niveau de l’intégration cognitive des signaux vestibulaires dans des tâches de perception spatiale (Simoneau et al, 2009).

8 AIS et troubles neurosensoriels
Troubles proprioceptifs (Barrack et al, 1984; Herman et al, 1985; Keesen et al, 1992 Simoneau et al, 2006a and 2006b; Cheng et al, 2011). Simoneau et al. (2006b) reported that AIS, compared to control adolescents, rely much more on ankle proprioception to control the amplitude of the balance control commands. 109 AIS girls and 56 age-matched healthy girls were recruited into the study. Abnormal SEP was much more frequently found in AIS patients (14.3%) than in healthy subjects (3.7%). They also demonstrated significantly increased COG sway associated with abnormal SEP. The finding of significant effect of SEP on the performance of balance control when subjects relied on somatosensory system further indicated the abnormal somatosensory function in a subgroup of AIS patients. (Cheng et al, 2011)

9 Repondération sensorielle chez l’enfant et l’adolescent
Contribution de la proprioception dans le contrôle postural à partir du protocole des oscillations lentes Repondération sensorielle chez l’enfant et l’adolescent Mallau et al, 2010, PlosOne Viel et al, 2009, Motor Control

10 Protocole des oscillations lentes du support
Tâche : Les sujets doivent maintenir l’orientation verticale de leur corps, avec ou sans vision, en dépit des oscillations très lentes du support sur lequel ils se tiennent debout. Spécificité vestibulaire : Ces oscillations imposées du support sont choisies en amplitude et en fréquence de façon à être soit au dessus (+/- 5° at 0.06 Hz) soit au dessous (+/- 5° at 0.01 Hz) du seuil de détection des canaux semi-circulaires. Contribution sensorielle au contrôle postural : La plus basse fréquence d’oscillations du support associée à la condition sans vision constitue une situation intéressante et inédite où l’on peut spécifiquement explorer la contribution proprioceptive au contrôle postural.

11 En résumé adolescents vs adultes …
Le développement du contrôle postural continue jusqu’à des périodes tardives de l’ontogenèse. Les stratégies de stabilisation segmentaire sur l’espace s’améliorent significativement depuis les ans jusqu’aux jeunes adultes, passant d’un fonctionnent “en bloc” à un fonctionnement articulé de l’ensemble tête-tronc. Ens de ces result nous ont permis…. Qui se traduisent tt d’abord Enfin, les adolescents semblent plus dépendants des informations visuelles que les jeunes adultes pour le contrôle postural, ce qui est cohérent avec l’hypothèse d’une négligence transitoire des informations proprioceptives dans l’intégration sensorielle. 11

12 Repondération sensorielle du contrôle postural
chez des adolescents porteurs de scoliose idiopathique Question posée  Les adolescents avec une scoliose idiopathique (AIS) negligent-ils aussi les informations proprioceptives dans l’intégration sensorielle du contrôle postural ?

13 Dispersions angulaires
Tête Epaules Tronc Bassin Avec et sans vision, aucune différence significative n’a été observée entre CS et AIS dans les dispersions angulaires aux niveaux tête, épaules, tronc et bassin.

14 Indices d’ancrage Tête Epaules Tronc Bassin CS AIS CS AIS CS AIS CS AIS Une déformation modérée du rachis n’affecte pas les stratégies de stabilisation segmentaire.

15 En résumé… Une déformation modérée du rachis n’affecte pas le contrôle de l’orientation verticale ni les stratégies de stabilisation segmentaire. Les informations visuelles améliorent notablement le contrôle postural chez tous les adolescents avec ou sans scoliose. Dans notre étude, il semble que l’effet développemental soit dominant par rapport à un éventuel effet pathologique. Contrairement à notre hypothèse initiale, les AIS comme les CA négligent transitoirement les informations proprioceptives pour contrôler leur posture en réponse à des oscillations très lentes du support. Ces résultats associés aux précédentes études de la littérature suggèrent l’existence de différents systèmes de l’information proprioceptive qui soustendent des fonctions différentes de l’intégration sensorielle du contrôle postural. Ens de ces result nous ont permis…. Qui se traduisent tt d’abord

16 Système proprioceptif statique versus dynamique
Goldscheider (1898): La proprioception assure 2 fonctions principales: la détection du sens du mouvement (accessible par une vibration tendineuse de courte durée), c’est à dire la capacité de détecter la direction, l’amplitude et la vitesse d’un mouvement la détection du sens de la position (accessible par des mouvements passifs très lents, tel que le protocole des oscillations lentes), c’est à dire la capacité à comparer une position finale avec une position initiale de façon à savoir si un mouvement a été réalisé. Radovanovic S et al., 2002 : Des études en PET ont montré que ces deux systèmes fonctionnels de la proprioceptions sont soustendus par des réseaux différents d’activation cérébrale.

17 Perturbation de l’entrée proprioceptive
par vibration musculo-tendineuse Nouvelle hypothèse :  Le système proprioceptif statique, tel qu’il était expérimenté par notre précédent protocole, ne serait pas affecté par la scoliose idiopathique de l’adolescent, tandis que le système proprioceptif dynamique serait principalement affecté.

18 Vibration musculo-tendineuse :
une stimulation proprioceptive spécifique Vibration musculo-tendineuse ( Hz) activation Terminaisons fusoriales primaires (récepteurs Ia) Interprétation SNC: étirement du muscle vibré En présence de contraintes d’équilibre Tâche perceptive (80-100Hz) Goodwin (1972) Vibration du tendon d’Achille  Déplacement vers l’arrière pour compenser le déplacement vers l’avant simulé

19 Influence d’une perturbation proprioceptive sur le contrôle postural
Tâche 1 : quantifier and qualifier les ajustements posturaux évoqués par vibration Population : chez des adolescents scoliotiques chez des adolescents appariés en âge chez des adultes sains Condition posturale : Posture érigée Site de la vibration : vibration du tendon d’Achille Vibration du tendon d’Achille Mesures Analyse cinématique du mouvement avec le système ELITE Analyse du déplacement du centre de pression avec les plateformes de forces

20 Influence d’une perturbation proprioceptive sur le contrôle postural
Analyse de la réaction de stabilisation (Amplitude après 3 sec de stimulation ) Analyse de la réaction d’orientation (Amplitude à la fin de la stimulation) Stimulation vibratoire Mesure de l’instabilité (RMS au cours de la vibration) Temps 15 s 5 s 15 s Baseline (rest period) Stimulation vibratoire Période Post-effect

21 Posture Yeux Fermés Posture Yeux ouverts Les réponses posturales des jeunes adultes sont plus modérées que celles des adolescents Les AIS semblent davantage utiliser les informations visuelles que les autres groupes pour réduire la perturbation posturale

22 Premières manifestations posturales

23 Analyse de la réaction de stabilisation
(autour de 3 secondes de vibration)

24 Analyse de la réaction d’orientation
(amplitude à la fin de la stimulation)

25 Influence d’une perturbation proprioceptive sur la perception illusoire de mouvements
Tâche 2 : quantifier et qualifier les illusions kinesthésiques induites par vibration Tâche perceptive : Au cours de l’illusion, indiquer en temps réel avec l’index droit - Le démarrage de l’illusion L’amplitude du mouvement perçu  Système d’analyse cinématique du mouvement ELITE 2) Après l’essai, indiquer l’inclinaison maximale perçue du pied au cours de l’illusion en reproduisant l’angulation sur un schéma Vibration du tibialis

26 Perception de l’illusion de mouvement

27 A propos de l’illusion

28 Amplitude en temps réel

29

30 En résumé… Ces résultats tant posturaux que perceptifs semblent confirmer l’hypothèse d’une atteinte spécifique du système proprioceptif dynamique chez les AIS. Il existe chez les AIS une repondération sensorielle en faveur de la vision pour améliorer l’équilibre postural. Ces résultats tant posturaux que perceptifs révèlent aussi l’effet développemental qui existe entre les adolescents et les jeunes adultes. Les études en IRMf sont en cours afin de connaître la maturation et / ou les éventuels dysfonctionnements de l’intégration proprioceptive centrale.

31 fMRI Design Participants : 16 AIS group 16 Healthy adolescents
16 Young adults control pathology effect ? developmental effect ? fMRI task and procedure : The experiment has an event-related design composed of the three conditions : - Vibration at a frequency which elicite kinaesthetic illusions (100 Hz – 20 s) Vibration at a frequency which does not elicite kinaesthetic illusions (30Hz – 20 s) Rest (control condition) Task : After each trial, the subject will indicate if a movement of the foot was perceived. Vibration 100 Hz

32 DTI Analysis in order to test cerebral development during adolescence...
Question : Link between AIS pathology and maturation of the neural connection? Liu et al (2008) has reported mean volumetric differences in 22 brain regions between AIS and controls with anatomic IRM recordings. Diffusion Tensor Imaging (DTI) sequence of 8 minutes : Maturation of the neural connections and the white matter : With development (healthy adolescents and young adults comparison) With AIS pathology (AIS group and healthy adolescents comparison)

33 Pour aller plus loin … Neural activity Behavioral indicator of Body Schema

34 Quelques souhaits… Nécessité d’augmenter les effectifs d’AIS pour confirmer les tendances Pouvoir définir des profils perceptifs d’AIS Développement de tests perceptifs simples et fiables à faire en salle d’attente

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37 Using tendon vibration to induce illusory sensation of movement
fMRI investigations : Using tendon vibration to induce illusory sensation of movement First studies with hand vibration and PET method  activation areas (primary motor cortex, parietal cortex , cingulate motor cortex, SMA…) (Naito et al., 1999 ; Radovanovic et al., 2002) Relation between the velocity of the perceived illusory movement and the intensity of the cortical activations  fMRI study (Romaiguère et al., 2003) Fig. 1. Cortical areas activated by kinaesthetic stimulation. The activated voxels are superimposed on an individual brain anatomy, at four axial levels. (A) Extent of cortical activation related to perceptual features. (B) Extent of cortical activation specifically related to the perception of an illusory movement. (C) Anatomical landmarks. GFd, gyrus frontalis medialis; GPrC, gyrus precentralis; GpoC, gyrus postcentralis; LPs, lobulus parietalis superior; LPi, lobulus parietalis inferior; LPc, lobulus paracentralis; GC, gyrus cinguli; GFm, gyrus frontalis medialis; GFi, gyrus frontalis inferior.

38 AIS is related to disorders of postural control with potential involvement of vestibular, proprioceptive and visual input Poorer postural performance, especially in sensory conflict situations, observed in patients with a Cobb angle greater or equal to 15°, reflect less effective central information processing (Haumont et al, 2011) Various factors cause idiopathic scoliosis, and among these a prominent role has been attributed to the vestibular system. While the deficits in sensorimotor transformations have been documented in idiopathic scoliosis patients,little attention has been devoted to their capacity to integrate vestibular information for cognitive processing for space perception. Results of the present study demonstrate that idiopathic scoliosis patients have an alteration in cognitive integration of vestibular signals (Simoneau et al, 2009) Adolescent idiopathic scoliosis in humans is generally associated with vestibulo-motor deficits. Such a vestibular origin of scoliotic deformations was confirmed in adult Xenopus frogs after unilateral labyrinthectomy (UL) at larval stages (Lambert et al, 2011) craniofacial asymmetries (CFA) is highly associated with idiopathic scoliosis. CFA are linked to developmental deficits inducing Geometrical asymetries of the semicicular canals and otoliths Geometrical asymetries of the orbital cones Asymetries of the cerebellum They are associated with semi-circular canal anomalies (Rouzié et al, 2011) dans 67% des adolescents développant une scoliose idiopathique (SI) une asymétrie des réponses à un des tests de la fonction vestibulaire (test OVAR: off vertical axis rotation). Ce test évalue la fonction des voies vestibulaires centrales transportant les informations d’accélérations linéaires, dont la pesanteur, vers le système nerveux central. Cette asymétrie a été observée dans quelques SI bien avant que la déformation rachidienne du rachis ne soit détectable. Actuellement nous cherchons à déterminer si la présence de cette asymétrie prédictive de scoliose grave et évolutive (Wiener-Vacher et al, 2011). There are reports of posture control and balance problems associated with adolescent idiopathic scoliosis (AIS), particularly in patients with severe curves. Somatosensory system is one of the three major sensory systems (vision, vestibular, and somatosensory system) those are involved in balance and posture. It is postulated but not proved that the posture control and balance problems in AIS are related to abnormal somatosensory function. 109 AIS girls and 56 age-matched healthy girls were recruited into the study. Abnormal SEP was much more frequently found in AIS patients (14.3%) than in healthy subjects (3.7%). SOT in this study demonstrated significantly increased COG sway associated with abnormal SEP. The finding of significant effect of SEP on the performance of balance control when subjects relied on somatosensory system further indicated the abnormal somatosensory function in a subgroup of AIS patients. (Cheng et al, 2011)


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