Caractérisation des propriétés passives des muscles fléchisseurs plantaires chez l’enfant Paralysé Cérébral spastique : Application aux étirements musculo-tendineux

Characterization of passive muscle properties of plantarflexors muscles in children with cerebral palsy : Application to musculo-tendinous stretching

• Auteur / Autrice : Clément Boulard
• Direction : Vincent Gautheron, Thomas Lapole
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Motricité humaine et handicap
• Date : Soutenance le 27/05/2020
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Ingénierie Santé (Saint-Etienne)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire interuniversitaire de biologie de la motricité (Saint-Etienne ; Lyon ; Chambéry ; 2016-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Jean Monnet (Saint-Étienne ; 1969-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interuniversitaire de Biologie de la Motricité / LIBM
• Jury : Président / Présidente : Philippe Marque
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Raphaël Gross, Céline Bonnyaud, Paul Calmels
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Carole Vuillerot, Pierre Portero

Mots clés

Mots clés contrôlés

Stretching

Spasticité

Infirmité motrice cérébrale

Enfants infirmes moteurs cérébraux

Mots clés libres

Paralysie Cérébrale

Propriétés passives

Muscle spastique

Enfant

Etirement

Cerebral palsy

Passive properties

Spastic muscle

Child

Stretching

Résumé

L’objectif principal de cette thèse était de mieux comprendre le concept de « raideur passive » appliqué à l’unité musculo-tendineuse (UMT) et aux muscles parétiques et spastiques de l’enfant paralysé cérébral (PC). Les muscles fléchisseurs plantaires, et notamment le muscle gastrocnémien médial (GM), classiquement atteints par de multiples déficits neuromusculaires, ont constitué notre objet d’étude au sein d’une revue de littérature narrative et de quatre contributions expérimentales menées chez l’enfant PC unilatéral (PCU). Le concept de « raideur passive » renvoit à une définition biomécanique précise (i.e. Δ Force/ΔLongueur) indépendamment de celle de la rétraction musculo-tendineuse (i.e. diminution de longueur tissulaire). Dans la littérature, cette distinction est rendue difficile par l’hétérogénéité du matériel et des méthodes de mesure utilisés, des caractéristiques intrinsèques de la population étudiée et des méthodes de traitement des données. L’utilisation d’un dynamomètre, le plus souvent de type isocinétique, permet de mesurer la raideur passive de l’ensemble de l’UMT du Triceps sural. Cette mesure est reproductible chez l’enfant PCU mais les valeurs enregistrées dépendent de la méthode de traitement des données. Cette méthode dite « dynamomètrique » ne renseigne pas sur le niveau de tension passive d’un muscle spécifique tel que le muscle GM. La technologie Shear Wave Elastography (SWE) permet de s’affranchir de cette limite. Néanmoins, il manque des preuves de la reproductibilité des mesures réalisées chez l’enfant PC spastique et l’interprétation des résultats reste sujet à caution. Les méthodes dynamomètriques et SWE permettent de mettre en évidence une élévation du niveau de tension passive des muscles fléchisseurs plantaires du membre parétique par rapport au membre non-parétique, associée à la diminution significative d’amplitude maximale de flexion dorsale de cheville côté parétique. Ce résultat semble être la conséquence d’une différence de propriétés morphologiques (i.e. longueur musculaire et tendineuse) entre les deux membres plutôt que d’une différence de propriétés élastiques (i.e. raideur passive). Les étirements musculo-tendineux passifs de longue durée et de haute intensité présentent une efficacité immédiate sur le gain d‘amplitude de flexion dorsale de cheville chez le sujet PCU spastique. Ce résultat apparaît lié à une augmentation de la tolérance à l’étirement plutôt qu’à une modification des propriétés élastiques du membre parétique. Tout au long de la croissance, une mesure régulière des propriétés élastiques (i.e. raideur passive) et morphologiques (i.e. longueur musculaire et tendineuse) des muscles fléchisseurs plantaires parétiques et spastiques de l’enfant PC permettrait de mieux comprendre le développement des rétractions musculo-tendineuses et d’évaluer les effets des traitements répétés.

The first purpose of this work was to better understand the concept of “musculo-tendinous and muscle stiffness” in children with spastic cerebral palsy (CP). Plantarflexors muscles, especially the gastrocnemius muscle, classically impaired in children with CP, were studied thorough a narrative review and four original studies in children with unilateral CP (UCP).The term “stiffness” consists of mechanical resistance to passive movement in the absence of any muscle activation. (i.e. Δ Torque/Δangle) and differs from muscle shortening. Both increased stiffness and shortening are present early in childhood in the plantarflexor muscles of children with spastic CP. However, while both phenomena were not equivalent, the ambiguous use of the term ‘stiffness’ has been supported by discrepancies in available results, influenced by heterogeneity in materials, methodologies and characteristics of the participants among studies.Reliable measurement of musculo-tendinous stiffness in children with UCP may be recorded using the dynamometric method (i.e. torque-angle curve method). However, the values depend of the method of analysis. Unlike this dynamometric method, Shear Wave Elastography (SWE) is an innovative method, providing a quantitative and real time measure of a passive muscle tension. Nonetheless, reliability of dynamic SWE measurement were not reported in the literature and values may be interpreted with caution.Using both methods, we reported an increase of the passive stiffness of the musculo-tendinous unit of the plantarflexors muscles and of the gastrocnemius medialis, related to the significant decrease of the maximal dorsiflexion angle in the paretic leg compare to the non paretic one. This result may be related to the impaired morphological properties on the paretic leg (i.e. gastrocnemius muscle shortening, Achilles tendon lengthening) rather than change of the mechanical properties (i.e. stiffness). Maximal dorsiflexion angle gain may be achieved after a high intensity and long duration acute stretching session of plantarflexors muscles in the paretic leg. This result may be interpreted as an increase of stretch tolerance rather than change of mechanical properties.We believe that monitoring morphological properties (i.e. muscle and tendon length) as well as mechanical properties (i.e. stiffness measurement) during growth of children with spastic CP may lead to achieve new knowledge related to musculo-tendinous development and to better assess treatment effects.