POSTURE, APPRENTISSAGE Cours 3 POSTURE, APPRENTISSAGE et ATTENTION

I - INTRODUCTION Chez les mammifères, l’ensemble des comportements moteurs n’est pas présent au moment de la naissance. Ceci est vrai pour la station debout de l’être humain Contrairement à d’autres espèces, la posture de référence qu’est la bipédie chez l’homme, nécessite une certaine maturation des différents systèmes de l’organisme. Ces systèmes englobent le système nerveux central, les systèmes musculo-squelettiques et les systèmes sensori-moteurs. Cependant, cette posture et son maintien dépendent des expériences vécues donc de l’apprentissage.

Selon Schmidt (1982), l’apprentissage peut être conçu comme un ensemble de processus associés à l’expérience ou à l’exercice conduisant à des modifications relativement permanentes du comportement habile. Le bon équilibre debout passe par conséquent par un certain nombre d’expériences ou stades. Station allongée, station assise, à quatre pattes, debout avec appuis, debout sans appuis. Une fois acquis, le contrôle postural persiste tout au long de la vie. On peut certes s’entraîner à rester debout de longs moments et à devenir performant. Des transferts d’habiletés sont néanmoins envisageables.

II – HABILETE ET TRANSFERT Une habileté est une compétence développée à la suite d’un apprentissage dans une famille restreinte de tâches (Famose et Durand, 1988). Ainsi, les postures debout sur un pied, deux pieds, ou sur les mains constituent une famille restreinte de tâches qui n’ont qu’un but: le maintien postural. L’habileté se distingue des aptitudes par sa spécificité familiale et par le fait qu’elle résulte d’un apprentissage. Dans ce contexte, l’entraînement sportif n’est qu’un apprentissage particulier où l’on apprend à maîtriser un certain nombre d’habiletés motrices. La performance est une actualisation de l’habileté qui s’appuie sur les aptitudes du sujet.

Elle est donc soumise à des facteurs conjoncturels tels que la motivation, l’état de santé, l’environnement… La mesure de la performance dans la réalisation d’une tâche permet donc d’estimer le niveau d’habileté acquis par le sujet dans la tâche. D’un point de vue psychologique, le transfert se définit comme l’utilisation d’une habileté apprise dans une tâche pour réaliser une performance dans une seconde tâche. Un transfert peut avoir différents effets sur la performance de la seconde tâche: positif, négatif ou nul.

Il est positif quand la performance dans une tâche facilite la performance dans une autre tâche. Il est négatif si la performance dans une tâche inhibe ou détériore la performance dans une autre tâche. Il est nul si la performance dans une tâche n’a pas d’influence sur la performance dans une autre tâche. Cette absence de transfert est l’hypothèse de la spécificité d’Henry (1968) qui considère la collection des aptitudes humaines nécessaires à la réussite dans une activité est entièrement différente de celle requise par l’autre activité. A l’opposé, la théorie d’Adams (1987) prétend que toutes les habiletés acquises peuvent s’exprimer dans n’importe quelle activité.

De façon intermédiaire, Massion (1990) suggère que que le transfert d’habiletés ne peut se produire que lorsque les tâches ont fait l’objet d’un entraînement. Quelques travaux ont cherché à identifier quels paramètres pouvaient favoriser ce type de transfert: La similarité de la tâche: Plus grande est la similarité entre 2 tâches en termes de stimulus et de réponses nécessaires, meilleur est le transfert. Par ex, transfert entre services au tennis et au VB. Le transfert bilatéral: c’est le transfert d’une habileté apprise avec un membre d’un côté du corps sur la réalisation de la même habileté avec le membre controlatéral.

Cela nécessite toutefois que l’apprenant ait déjà acquis l’habileté motrice avec le membre préféré. Le transfert bilatéral peut aussi se produire des mains vers les pieds: Raibert (1977) a observé des similarités temporelles dans les séquences de mouvements de tâches d’écriture avec la main dominante, avec le bras dominant, avec la main non dominante, avec le stylo dans la bouche et avec le stylo attaché au pied. Une autre façon de raisonner est de différencier les transferts verticaux et latéraux (Gagné, 1970) Un transfert vertical apparaît quand une habileté contribue directement à la performance d’une tâche de la même famille mais plus complexe ou plus difficile.

Par ex, quelqu’un qui sait multiplier et soustraire peut résoudre des divisions plus rapidement que quelqu’un qui ne connaît pas ces règles arithmétiques. Par transfert latéral, on entend une sorte de généralisation qui se propage dans une série de situations ayant à peu près le même niveau de complexité Par ex, un enfant qui reconnaît que les fractions apprises en classe peuvent lui permettre de résoudre des problèmes de la vie courante (comme partager un gâteau en plusieurs parts) Ces questions, assez fondamentales, peuvent naturellement être transposées au niveau du contrôle de l’équilibre.

Les méthodes d’analyse du transfert: Le suivi longitudinal consiste à faire suivre un entraînement dans une situation donnée à un groupe de sujets. A la fin de l’entraînement, ces derniers sont testés et comparés dans une autre situation à un autre groupe n’ayant pas suivi le protocole. Par ex, Robertson et al (1996) ont entraîné des sujets novices à marcher sur une poutre les yeux ouverts ou les yeux fermés (2 groupes) Les 2 groupes ont ensuite été testés dans une condition visuelle opposée à celle entraînée. Les résultats montrent un transfert nul.

L’amélioration des performances n’a été uniquement rapportée dans la condition sensorielle entraînée. La comparaison inter-groupe consiste à comparer 2 ou plusieurs groupes de sujets représentatifs de différentes populations dans une ou plusieurs tâches. Par ex, en station debout non perturbée, comparer des nageurs ou des danseurs. L’inconvénient majeur est que le transfert est inféré par les résultats. Dans la mesure où les danseurs sont plus stables, on pourrait en conclure que la danse développerait un meilleur contrôle de l’équilibre. Cela ne valide pas pour autant le lien entre la pratique sportive et la capacité d’équilibration. Une corrélation entre le niveau de pratique dans l’activité et la performance posturale peut être intéressante.

La comparaison intra-groupe consiste, pour un même groupe de sujets, à comparer leurs performances entre différentes tâches plus ou moins spécifiques de leur activité. Par ex, en gymnastique, la stabilité peut exprimer le niveau d’habileté dans cette activité à un moment donné. Il est donc possible de comparer ces niveaux de stabilité à des situations peu ou pas entraînées. Ceci permet d’estimer le transfert d’habileté. Le travail mené par Asseman (2004) donne un éclairage particulier sur ces questions.

Transfert du maintien postural entre différentes tâches: 5 tâches de Bipédie (B), Unipédie (U), Unipédie avec jambe libre relevée (Y), appui sur les Mains (M) et Appui tendu renversé (A).

Les sujets sont des gymnastes experts (n=7). La performance posturale est objectivée par la mesure des surfaces décrites par le CP (à gauche) et par la vitesse (à droite). Les résultats montrent globalement une absence de transfert, qu’il s’agisse de performance (surface) ou de contrôle (vitesse).

Une seconde question a été posée, celle d’un transfert « sensoriel ». Il s’agissait de comparer les performances et contrôles posturaux de gymnastes experts au travers de postures plus ou moins spécifiques et difficiles (B,U,M,A) réalisées YO et YF. Les résultats montrent un effet de la fermeture des yeux. Les gymnastes sont perturbés par la fermeture des yeux. On peut donc parler d’un transfert d’habileté négatif entre une condition visuelle entraînée et une condition visuelle non entraînée. Ceci pourrait s’expliquer par des facteurs tels que la difficulté, la configuration segmentaire, l’environnement visuel, le rôle des récepteurs cutanés…

Effets de l’expertise sportive: L’expertise dans des postures spécifiques s’accompagne t-elle de meilleures performances dans des postures peu ou pas spécifiques (unipédie) par rapport à des sportifs non-experts? Indépendamment du niveau d’expertise, les sportifs s’entraînaient exclusivement les yeux ouverts.

Les résultats montrent que pour la posture non spécifique (station debout), les experts ne présentent pas une meilleure performance (surface) ou un meilleur contrôle postural (vitesse) par rapport à des gymnastes non-experts. La pratique d’activités sportives (danse, tir, gymnastique), où le maintien de postures fait partie intégrante de la performance dans l’activité, n’améliorerait pas l’équilibre dans des postures non-entraînées. Les différences observées en unipédie s’expliqueraient par le niveau d’entraînement dans la tâche et/ou par la différence de niveau sportif entre les 2 groupes (international vs départemental).

Dans la posture non spécifique réalisée les yeux fermés (unipédie), le contrôle de l’équilibre n’est pas différent de celui des non-experts. Le niveau d’expertise n’aurait donc pas d’effet dans une condition visuelle différente de celle pour laquelle ils sont habituellement entraînés. En conclusion, l’effet de l’expertise en gymnastique sur le maintien postural est retrouvé sous deux conditions: une configuration segmentaire entraînée (même réduite) et une condition visuelle entraînée.

III – POSTURE ET CHARGE ATTENTIONNELLE La station debout est une activité de la vie courante qui est largement automatisée grâce à des activités sous-corticales et spinales. Bien que ce soit une tâche relativement simple, il est admis qu’elle requière des ressources cognitives (Lajoie et al., 1993). Ces ressources, minimales chez le jeune adulte sur une tâche non-perturbée, peuvent être nécessaires lors de tâches plus complexes (support étroit) et/ou avec l’âge. Une plus grande contribution des structures corticales impliquées dans l’attention motrice (cortex pré-moteur) et la représentation interne du corps sont alors nécessaires.

D’autres conduites posturales, rencontrées dans la vie courante, sont également associées à des performances cognitives. L’observation de personnes conversant tout en marchant, ou écoutant de la musique tout en courant illustre cette idée. Dans ces situations, les ressources attentionnelles doivent être partagées afin de permettre al réalisation des deux tâches. On peut donc se poser la question de savoir comment un protocole de double tâche peut affecter le niveau de performance postural.

La façon simple de répondre à cette question est de comparer un comportement de base enregistré par le biais d’une simple tâche posturale avec une condition de double-tâche. Le coût lié à la double tâche conduit généralement à des diminutions des performances vis à vis de ce qui est observé lors d’une simple tâche, ceci pour des raisons de compétition au niveau des ressources centrales. Plusieurs variables sont susceptibles d’altérer le niveau de performance lors des protocoles de double-tâche. Les facteurs extrinsèques intègrent la nature de la tâche primaire (difficulté relative du contrôle postural), le contexte environnemental de la tâche (risque) et la nature de la seconde tâche (Woollacott & Shumway-Cook, 2002)

Les facteurs intrinsèques dépendent des sujets eux-mêmes Les facteurs intrinsèques dépendent des sujets eux-mêmes. Cela inclut l’expertise sensori-motrice et donc l’âge. Quelques modèles pour expliquer la performance lors de double-tâches: Le modèle de compétition: Le postulat est que le contrôle postural et l’activité cognitive entre en compétition au niveau des ressources attentionnelles. Il en résulte que la performance lors de la double-tâche se retrouve altérée vis à vis de la performance en simple tâche. Cette idée est validée par l’observation de performances détériorées avec l’âge avec une propension à s’accroître lors de double-tâches (Maylor & Wing, 1996)

Cet effet négatif sur le contrôle postural est plus important chez les personnes âgées et s’explique par les capacités cognitives et attentionnelles réduites. D’autres études, cependant, ne montrent pas de tels effets et même une amélioration de la stabilité posturale en condition de double-tâche. Ceci peut s’expliquer par la difficulté de la tâche posturale et/ou par le type et la complexité de la tâche secondaire cognitive. Ces données, prises ensemble, fragilisent ce modèle de compétition dans la mesure où il ne permet pas d’expliquer tous les résultats.

Le modèle d’interaction non-linéaire est apparu plus récemment Le modèle d’interaction non-linéaire est apparu plus récemment. Le postulat est que l’équilibre peut être amélioré ou détérioré selon l’intensité de la demande de la tâche cognitive. Des sujets jeunes, debout sur une plate-forme de force, diminuent leurs mouvements posturaux lorsqu’ils répondent verbalement en réaction à des stimuli visuels ou auditifs (Vuillerme et al., 2000). La stabilité posturale a également été améliorée chez des personnes âgées avec des stimuli cognitifs spatiaux (Deviterne et al., 2005). Ceci suggère que la stabilité peut être améliorée indépendamment de l’âge dès lors que la difficulté est réduite. Ceci s’expliquerait par un glissement vers un contrôle plus automatique plus efficace.

Cette idée est renforcée par le fait que les sujets se mettent à bouger davantage si on leur demande de se focaliser sur le contrôle de l’équilibre (Vuillerme et Nafati, 2005). Le type de tâche cognitive (spatiale ou non-spatiale) et le processus cognitif mis à contribution (traitement ou mémorisation) peuvent aussi interagir (McNevin & Wulf, 2002). En faisant varier la nature, et par suite la difficulté de la tâche, Huxhold et al. (2006) ont montré que pour les double-tâches « faciles », la stabilité était amélioré chez les jeunes comme chez les séniors. A l’inverse, des tâches cognitives plus difficiles amélioraient les capacités d’équilibration des jeunes mais détérioraient celles des séniors.

Quelques problèmes méthodologiques, tels que le choix des paramètres stabilométriques, qui fragilisent la validation du modèle, sont néanmoins à relever. Le troisième modèle, celui de la tâche prioritaire, peut être mis en lumière au travers des stratégies de contrôle de l’équilibre utilisées. On peut également retrouver cela avec l’exemple des personnes âgées qui s’arrêtent pour parler. Parce que faire deux choses en même temps est pour elles problématique, il leur faut nécessairement faire un choix. Un autre exemple est la priorité donnée par un grand nombre de personnes âgées à leur équilibre, du fait de sa précarité ou du risque, vis à vis de leur performance cognitive (Brown et al., 2002).

Cette vision se retrouve au travers du principe du « posture first », qui a été proposé pour expliquer, chez les séniors, la détérioration des performances cognitives du fait de la priorité donnée à l’équilibre lors de double-tâches. Quelques données de la littérature contredisent toutefois ce modèle en montrant une contribution accrue des capacités cognitives pour contrôler l’équilibre (Maylor et al., 2001; Shumway-Cook et al.,1997) Le contexte environnemental, le type et la complexité des tâches cognitives et posturales proposées pourraient expliquer ces différences. Plus que dues à un déclin des capacités cognitives, ces comportements pourraient résulter de mécanismes de plasticité cérébrale.

Le modèle physiologique: L’anatomie des systèmes moteurs révèle que deux structures sont susceptibles d’intervenir dans la régulation des mouvements du corps Le cortex cérébral, avec ses aires motrices et pré-motrices, est principalement impliqué dans le contrôle des mouvements fins et précis réalisés par nos muscles distaux Les noyaux du tronc cérébral (vestibulaire, zone réticulée, tectum) sont quant à eux davantage impliqués dans le contrôle des mouvements axiaux Le faisceau cortico-spinal contrôle par des voies collatérales les noyaux du tronc cérébral

Cahier des charges protocolaires Choix de la tâche cognitive: - Elle doit mobiliser des structures connues pour largement influencer les systèmes moteurs Elle ne doit pas conduire à une verbalisation pendant la mesure Elle doit pouvoir être réalisée selon des difficultés absolues différentes selon les sujets Les paramètres posturaux doivent quantifier la performance posturale sur des durées d’enregistrement différentes

La tâche cognitive : un déplacement virtuel dans un espace à deux dimensions

Instruction : Avant

Instruction : Gauche

Instruction : Arrière

Les résultats Le délai moyen entre deux instructions successives: p < 0,01 200 400 600 800 1000 1200 1400 Jeunes Séniors Délai (ms) Il augmente significativement (p<0,01) chez les séniors

Les positions moyennes : Quelles que soient les conditions, les groupes ou les axes (ML ou AP), aucune différence statistiquement significative n’est décelée.

Les variances des positions successives du CP : Aucun effet n’est décelé pour les séniors, quel que soit l’axe Par contre, une différence statistiquement significative (p<0,05 sur ML et p<0,01 sur AP) caractérise les jeunes.

Conclusion Selon l’âge, la perte d’attention n’induit pas les mêmes effets sur le contrôle de l’équilibre Les effets apparaissent légèrement plus importants sur l’axe AP Les performances posturales en « simple tâche » étant comparables, le déficit observé chez les séniors s’expliquerait par une moindre efficience des systèmes automatiques de contrôle de l’équilibre