Les lésions du cortex Prémoteur BREDA Caroline LABADIE Marion

Plan Description générale du cortex Prémoteur Quelques détails supplémentaires Lésions du cortex Prémoteur

Localisation

Caractéristiques Sélection du programme moteur en fonction du contexte. Apprentissage moteur. Contrôle de la musculature axiale et proximale. Contrôle des mouvements automatiques et semi-automatiques accompagnant le mouvement volontaire. C’est une aire motrice associative située juste à l’avant de l’aire motrice primaire (voir schéma). Les neurones de cette aire communiquent avec l’aire motrice primaire, les aires sensitives associatives du lobe pariétal, les noyaux gris centraux et le thalamus. L’APM régit et mémorise les activités motrices apprises à caractère complexe et séquentiel. Elle produit des influx nerveux qui engendrent un enchaînement précis de contraction dans des groupes musculaires particuliers. Elle s’active par exemple lorsque nous écrivons un mot. Le niveau prémoteur a un rôle d’interface entre des opérations de planification de niveau supérieur et les opérations d’exécution (de programmation) du niveau supérieur.

Fonctions cognitives du cortex pré-moteur : perception de l’espace compréhension et imitation d’une action (neurones miroirs) Cortex pré-moteur divisé en 2 secteur Ventral (vPM) Dorsal (dPM) comprenant une partie rostrale et une partie caudale Fonctions cognitives du cortex pré-moteur : perception de l’espace compréhension et imitation d’une action (neurones miroirs) Cortex pré-moteur divisé en 2 secteur Ventral (vPM) Dorsal (dPM) comprenant une partie rostrale et une partie caudale Rôles fonctionnels du secteur ventral du cortex pré-moteur : organisation des actions Images motrices Compréhension d’actions

Cortex pré-moteur chez le singe Cortex pré-moteur chez l’humain

Cortex pré-moteur ventral chez les singes : Aire F4 = nœud d’un circuit cortical permettant le mouvement du bras, du cou, de la face et de la bouche en réponse en fonction de la configuration de l’espace péripersonnel L’aire F4 code des actions à but précis, dans des localisations spatiales précises Transformation spatiale : activation des neurones de l’aire F4 Les neurones de l’aire F4 déchargent pour des mouvements du corps spécifiques. La plupart de ces neurones répondent à des stimuli somatosensoriel L’aire F4 contient des représentations de mouvements du poignet dirigés vers une position spécifique de l’espace. L’aire F4 code des actions à but précis, le but étant représenté par des localisation spaciale

Cortex pré-moteur ventral chez les humains : Activation des aires ventrales 6 et 44 lors de tâches où les patients avaient à juger la position d’un stimulus visuel et somatosensoriel relativement à leur ligne médiane du corps Les humains possèderaient une aire homologue à l’aire F4 des singes mouvement du bras du côté dorsal mouvement de la tête du côté ventral Activation de l’aire ventrale 6 et de l’aire 44 a été remarqué dans des tâches où les participants avaient à juger de la position de stimuli visuels et somatosensoriel relativement à leur corps.

Les lésions du cortex Prémoteur Informations issues de d’autres sources: la lésion prémotrice est une déaffération des extrémités distales d’origine périphérique. C’est un déficit dans 2 types de mouvements (vertical et oscillatoire). Il entraîne des problèmes d’anticipation des contraintes dynamiques et statiques lors d’un mouvement de préhension.  va être prouvé dans l’article. Hans-Joachim FREUND & Horst HUMMELSHEIM

Présentation et hypothèses 11 patients avec lésions du lobe frontal. Venus consulter après altération du fonctionnement d’un de leurs membres. Lésion du cortex prémoteur  faiblesse des muscles proximaux Etude de 11 patients ayant des lésions du lobe frontal. Le bord postérieur de la lésion est antérieur au gyrus précentral, faisant intervenir le cortex prémoteur mais pas le moteur primaire. Les lésions de ces patients sont du côté opposé aux déficits neurologiques (ont des difficultés avec le bras gauche alors que lésion dans l’hémisphère droit !). 9 lésions dues à des attaques cérébrales et 2 lésions dues à des tumeurs. EG montre un retard considérable pour la préactivation des muscles proximaux du bras pendant les mouvements rapides du bras, interférant ainsi avec le séquencement proximal-distal normal de l’action d’un muscle. Hypothèse: Une lésion du cortex prémoteur entraînerait une faiblesse des muscles proximaux et donc une atteinte dans les délais de réalisation de la séquence motrice.

Sujets et Méthodes Perte partielle des mouvements proximaux de l’épaule ou de la hanche d’un seul côté. Perturbation controlatérale à leur lésion. Exams cliniques et neuropsychologiques approfondis. Tests effectués pour mesurer leur dextérité. Patients ayant une perte partielle des mouvements proximaux (paresis), principalement des muscles de l’épaule et de la hanche d’un seul côté  hémiparesis. Examination clinique et neuropsychologique approfondie. Test de dextérité séparé en 4 tâches. Pour chacune des tâches, sujet doit poser ses coudes sur la table pour que le bras ait un support stable. Dans tous les tests, sujets tiennent une épingle entre l’index et le pouce. Tous les contacts entre l’épingle et le tableau de test sont mesurés électriquement. Tableau de 2 colonnes contenant chacune 8 trous, tous de diamètre supérieur à celui de l’épingle. Progression Tient l’épingle pdt 32s dans chacun des trous sans qu’il y ait de contact avec les bords. Trace Font bouger l’épingle dans le trou sans toucher les bords. Temps de la perf mesuré en plus des contacts. Viser avec une main 2 colonnes de 10 trous. Doit toucher le centre de tous les trous, les uns après les autres sans toucher les bords. Temps mesuré en plus des contacts. Viser avec les 2 mains Comme le précédent mais chaque main vise SIMULTANEMENT une ligne de trous. Tappage Doit taper le plus vite possible avec l’épingle une plaque de métal 40x40 mm. Rapport contact/temps mesuré. Rapport de manipulation Transfert d’une ligne de 25 épingles dans une autre ligne de trous. Score est le temps nécessaire pour transférer le jeu d’épingles. Aptitude à bouger les doigts rapidement a été évaluée. Test spécial de coordination entre les 2 bras : mouvement de moulin synchrone ou alternatif des bras demandé. Manip bilatérales chaque jour : boutonner les habits….évalué. Tests pour l’apraxie aussi.

Résultats: Fonctions de la main affaiblies quand l’épaule n’est pas soutenue. Faiblesse en abduction et pour lever le bras. Difficulté pour toucher une cible ou attraper une balle. Tous les muscles de la hanche affectés au même degré. Idem pour les tendons. Jambes moins atteintes que les bras. Bras : Manque de compétence et maladresse dans les mouvements de la main mais sans troubles du bras. Fonctions de la main affaiblies quand l’épaule doit jouer un rôle de support et donc quand le bras n’est pas soutenu par quelque chose. Manque de stabilité et de support postural du bras lésé qui perturbe l’exécution du mouvement. Difficulté pour bouger les 2 bras en arrière. Quand coude ou bras fixés à un support, main peut être utilisée normalement et force de la prise maintenue (diminue quand bras pas fixé). Faiblesse pour élever et faire une abduction du bras. Difficulté pour attraper une balle ou toucher une cible précise, avec le bras « lésé ». Mouvements du corps normaux. Jambe : Tous les muscles de la hanche sont affectés au même degré ainsi que les tendons. Tonus musculaire et réflexes normaux. Peuvent sauter à cloche pied sur les 2 jambes. Difficultés à faire un mouvement de bicyclette avec les 2 jambes.

Conclusion Contrôle des muscles axiaux et proximaux. Rôle dans le séquençage temporel de l’activation des muscles. Rôle particulier du PMC pour le contrôle du bras. Traits communs : - Perte partielle du mouvement des muscles proximaux légère ou modérée. - Lésion dans le lobe frontal controlatéral. - Déficit neurologique conséquence du dommage antérieur du gyrus précentral. - Que l’apraxie (incapacité à effectuer un mouvement ou une série de mouvements sur consigne) due à cette lésion. - Faiblesse fonctionnelle du gyrus précentral. - Lésions touchent toutes les cortex prémoteur. - Fibres descendantes du gyrus précentral ne sont pas endommagées. - Hémiparésie proximale dans tous les cas. Paresis affecte surtout les muscles des épaules lors de l’abduction et de l’élévation du bras. Touche aussi les muscles des hanches et les tendons de manière similaire. Le bras est souvent plus affecté fonctionnellement que la jambe. Faiblesse proximale due à la lésion. Cortex prémoteur provoque les déficits neuronaux dans ces lésions. Contrôle des muscles axiaux et proximaux qui nécessite infos sur l’acte moteur. L’activation des muscles posturaux représente un acte de préparation motrice au sens de la fonction de contrôle postural de l’aire 6 = quand lésion, muscles affaiblis. Rôle dans le séquençage temporel de l’activation des muscles, mécanismes de contrôle du temps.  élaboration de la structure temporelle des commandes motrices. = retard dans la préactivation des muscles proximaux du bras pendant les mouvements rapides du bras interférant ainsi avec le séquencement proximal-distal normal de l’action d’un muscle. Rôle particulier du PMC pour le contrôle du bras car chez les patients de notre expé, les muscles de la hanche sont légèrement affectés après une lésion du PMC, alors que les muscles des épaules sont très affectés pour faire des gestes d’élévation et abduction du bras. Concorde avec l’hypothèse du rôle du PMC dans l’acte d’atteinte un objet.

Déficits dans l’apprentissage moteur

Déficits dans l’apprentissage moteur Lésions cortex pré-moteur chez les singes  troubles sur des tâches d’apprentissage Singes défaillant quand ils devaient rappeler un mouvement en mémoire sur la base d’un indice visuel On a vu précédemment que le cortex prémoteur était impliqué dans l’apprentissage moteur, nous allons confirmer cette caractéristique par une petite expérience… (association entre des stimuli visuels et des mouvements)

Expérience... But de l’expérience : Observer les capacité de patients possédant des lésions du cortex pré moteur ou de l’aire motrice supplémentaire d’apprendre arbitrairement des associations entre des stimuli sensoriels et des mouvements Voir si il existe des défaillances de l’apprentissage moteur chez des patients atteints de lésions du cortex pré-moteur et/ou de l’aire motrice supplémentaire

Sujets : Methode : 12 patients avec lésions du cortex pré-moteur 2 patients avec lésions du cortex moteur primaire (hémisphère gauche) 30 sujets sains : contrôle 17 sujets avec lésion du lobe pariétal : autres sujets contrôle 11 de l’hémisphère gauche 6 de l’hémisphère droit Methode : test de QI test de mémoire tâches d’attention tâches de discrimination sensorielle : Discrimination visuelle Discrimination tactile Dicrimination auditive Tous les patients sont droitiers et son testés seulement sur leur main dominante On fait faire des tests préalables à l’ensemble des patients pour vérifier leur performances lors de tâches de mémorisation, d’attention et de discrimination sensorielle pour quand on interprétera les résultats dire que les défaillances ne venaient pas de là. discrimination visuelle : voir si 2 plaques présentées ont la même couleur discrimination tactile : voir si 2 objets sont identiques discrimination auditive : voir si 2 sons présentés successivement sont identiques  

Expérience 1 : Expérience 2: Démonstration de 6 mouvements de bras au sujet Apprentissage des mouvements Rappel des mouvements Association mouvements à un stimulus sensoriel Si le sujet a faux  essai répété jusqu’à ce qu’il trouve la bonne réponse Expérience 2: Un tableau avec 6 cercles noirs, chaque cercle correspond à un stimulus sensoriel. La tâche du sujet est de trouver à quel stimulus sensoriel correspond un cercle - Démonstration de 6 mouvements de bras au sujet - Sujet doit reproduire ces mouvements avec sa main droite - L’expérimentateur dit au sujet si le mouvement était correcte ou pas, si non alors le sujet doit refaire le mouvement tant qu’il fait des erreurs - le sujet doit rappeler dans n’importe quel ordre les mouvements - on présente au sujet un stimulus sensoriel au hasard (un seul stimulus de chaque modalité par 6 essais), le sujet doit alors l’associer à un mouvement appris précédemment - si le sujet a faux  essai répété jusqu’à ce qu’il trouve la bonne réponse

Résultats...  patients PMC ont des difficultés quand ils doivent se remémorer un mouvement basé sur un indice sensoriel  pas de difficultés dans l’apprentissage de localisation spatiale Graphe 1 : Performances des patients atteints de lésions du cortex pré moteur (PMC) et de l’aire motrice primaire (M1) sont comparés aux performances des sujets contrôles. Beaucoup plus d’erreurs pour les patients PMC que les sujets contrôles ou les patients M1 Par contre pas beaucoup de différences entre les patients atteint de lésions du lobe pariétal et les patients M1. patients PMC ont des difficultés quand ils doivent se remémorer un mouvement basé sur un indice sensoriel. Apprentissage moteur difficile, les patients n’arrivent pas à relier un mouvement et un indice sensoriel

Distinction lésions hémisphère droit hémisphère gauche: déficits pour la main ispsilatérale et controlatérale à la lésion Les patients qui exécutent l’expérience sont tous droitiers mais font l’expérience avec leur main « prédominante » Il existent des déficits pour les patients possédant des lésions du cortex pré moteur droit ET gauche  les 2 parties du cortex pré-moteur sont donc utiles pour l’apprentissage moteur

En étudiant le nombre d’essai utiles pour trouver le critère d’association: différences significatives entre PMC et sujets contrôles Certains patients n’ont pas su du tout trouver les bons critères d’association avant la limite fixé par l’expérimentateur au début de l’expérience (environ 250essais)  ce n’est pas un soucis de mémorisation des mouvements mais un soucis de mémorisation des association entre les stimuli et les mouvements

Interprétation… Lésion du cortex pré-moteur = troubles dans des tâches d’apprentissage conditionnel entre des mouvements et des stimuli sensoriels Pas de troubles particuliers pour la tâche d’apprentissage de localisations spatiales Pas de troubles dans la mémorisation des mouvements moteurs ni dans la discrimination des différents stimuli sensoriels Le problème ne vient pas d’un défaut de mémorisation ou de discrimination de stimuli sensoriels mais bien d’un défaut d’apprentissage d’association de mouvements et de stimuli sensoriels. C’est l’ association qui n’est pas correctement mémorisée Résultats sont en accord avec des études faîtes sur les primates qui suggèrent que le PMC joue un rôle le « guidage » visuel de mouvements Singes avec ablation de PMC  déficience dans des tâches où ils doivent sélectionner un ou deux mouvements donnés aux préalables par un indice visuel Loc spatiale: différence de performance entre les 2 tâches car différence cruciale entre les 2 tâches: - dans la tâche de localisation spatiale les localisations se trouvent devant eux - dans la tâche d’association de mouvements et de stimuli les mouvements se trouvent dans leur mémoire. Il est plus facile d’associer un stimulus avec quelque chose qui est physiquement présent devant eux. Les patients ne montrent pas de difficultés pour apprendre des associations de mots (cf les tests menés avant l’expérience) ce qui montre qu’il y a bien une implication du cortex pré-moteur dans l’apprentissage d’association de mouvements et de stimuli sensoriels puisque ceux-ci ne sont pas rappelés correctement.

Autres lésions liée au cortex Prémoteur Apraxie diagnostique: Hémisphère gauche s’oppose à la motricité prédictive de l’hémisphère droit. Main capricieuse: libération de la motricité réactive pour l’hémicorps controlatéral à la lésion. Héminégligence spatiale: difficulté d’exécuter une tâche dans l’espace péri-personnel Motricité prédictive : employée lorsque l’on décide de réaliser une action indépendamment de l’environnement extérieur. Gérée par le CPM médian de l’hémisphère ipsilatéral et controlatéral par l’intermédiaire du Corps Calleux. Si lésion du corps calleux  cortex prémoteurs médians sont indépendants donc plus informés de l’action réalisée par l’autre hémisphère. Apraxie diagnostique : hémicorps gauche s’oppose à la motricité prédictive de l’HD. Motricité réactive : meoo pour répondre aux stimuli de l’environnement extérieur. Gérée par le CPM latéral de l’H ipsi et contro par l’intermed du Corps Calleux. Si lésion CC ET CPMlat : plus d’info d’un cortex à l’autre. Le cortex prémoteur latéral non lésé n’est plus inhibé, contrôlé par celui de l’autre hémisphère. Main capricieuse : libération de la motricité réactive pour l’hémicorps controlatéral à la lésion. Hémi négligence spatiale: surtout avec une lésion dans l’aire F4 chez le singe, limitée à l’espace péri personnel du sujet Rappel: héminégligence = sujets qui ne voient que le côté droit ou le côté gauche Exp: on demande à un sujet de pointer une ligne sur une feuille se trouvant devant lui  difficultés Par contre on demande au même sujet de pointer une ligne se trouvant sur un écran avec un pointeur lumineux le sujet réussira Si on lui demande de pointer cette même ligne avec un bâton celui-ci sera incapable de le faire car le bâton sera considéré comme une extension de l’espace péripersonnel, ce sera donc l’espace entre le stimulus et le corps de la personne, en conséquence l’espace lointain sera reconsidéré comme l’espace proche et donc on observera une hémi négligence spatiale

Conclusion Le cortex prémoteur est donc nécessaire à la préparation de tout mouvement volontaire. Une de ses lésions peut entraîner des troubles de l’apprentissage moteur et de l’exécution de mouvements nécessitants les muscles proximaux et axiaux.