Etude des mécanismes du contrôle de l’équilibre au cours de l’initiation de la marche chez l’homme

Mechanisms of balance control during human gait initiation

• Auteur / Autrice : Nathalie Chastan
• Direction : Yves Agid
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés libres

Initiation de la marche

Forces de réaction du sol

Stabilité posturale

Maladie de Parkinson

Paralysie supranucléaire progressive

Substantia nigra pars reticulata

Noyau sous-thalamique

Lévodopa

Résumé

Nous proposons un nouveau paramètre biomécanique issu de la vitesse verticale du centre de gravité (CG). Au cours de la phase pendulaire, il existe une chute du CG suivie d’un freinage de la chute du CG. La chute du CG peut être stoppée par le pied pendulaire qui vient heurter le sol (mode passif) ou par activation des muscles fléchisseurs de la cheville avant le poser du pied (mode actif). Lors de l’initiation de la marche, la chute du CG était freinée avant le poser du pied chez tous les sujets témoins (n=34), grâce à une contraction simultanée du muscle soléaire du pied d’appui suggérant qu’il s’agit d’un mécanisme physiologique actif. Le freinage n’était pas altéré avec l’âge. Le freinage était très altéré chez les patients atteints de paralysie supranucléaire progressive (PSP, n=10) caractérisée par une instabilité posturale majeure. Un tiers des patients parkinsoniens (n=32) sans lévodopa présentaient un freinage anticipé contre la moitié des patients avec la lévodopa, suggérant des lésions non dopaminergiques surajoutées. Les parkinsoniens sans freinage anticipé avaient une surface mésencéphalique plus petite associée à un score clinique de marche et d’équilibre plus altéré, par rapport aux parkinsoniens qui freinaient. La stimulation bilatérale de la substantia nigra pars reticulata (SNr) chez les patients parkinsoniens (n=7) améliorait le freinage. Le freinage semble être un paramètre simple d’évaluation du contrôle postural au cours de la marche. La SNr pourrait être impliquée dans le mécanisme de freinage probablement par ses projections vers le noyau pédonculopontin qui subit une perte neuronale massive chez les PSP et partielle chez les parkinsoniens.

We propose a novel biomechanical parameter derived from vertical velocity of the centre of gravity (CG). During the single support phase, there is a CG fall due to the force of gravity, followed by a braking of the CG fall. The CG fall can be arrested by the swing limb hitting the ground (“passive” mode) or by activation of the ankle plantar flexors prior to foot-contact (“active” mode). During gait initiation, the CG fall was reversed before foot-contact in all healthy subjects (n=34), related to the stance-leg simultaneous soleus contraction, suggesting that the braking before foot-contact is an active physiological mechanism. Age did not influence the braking. Braking was dramatically decreased in patients with progressive supranuclear palsy (PSP, n=10) characterized by a major postural instability. One third of the patients with Parkinson’s disease (PD, n=32) without levodopa, showed a braking before foot-contact versus only a half with levodopa, perhaps as a result of non-dopaminergic lesions. PD patients with normal braking had significantly better gait and balance scores and higher mesencephalic surface areas compared to patients with impaired braking. High frequency substantia nigra pars reticulata (SNr) stimulation in 7 PD patients improved axial, but not distal parkinsonian motor symptoms, with an increase in the braking capacity. The braking of the CG fall is a simple assessment parameter of postural control during gait. Our results imply that the SNr output is involved in the braking mechanism probably as a result of its projection to the pedonculopontine nucleus, which show a massive neuronal loss in PSP patients and a partial loss in PD patients.