Etude multimodale des adaptations neuromusculaires impliquées dans l'altération du mouvement en post-AVC : effets des injections de toxine botulique combinées à la rééducation

Multimodal study of neuromuscular adaptations underlying in the motor impairment after stroke

• Auteur / Autrice : Alexandre Chalard
• Direction : Philippe Marque, David Gasq
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 22/09/2020
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Comportement, Langage, Éducation, Socialisation, Cognition (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Toulouse NeuroImaging Center (2016-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transmission neuromusculaire

Activité motrice

Maladies cérébrovasculaires

Mots clés libres

AVC

Plasticité cérébrale

Membre supérieur

Hyperactivité musculaire

Cinématique

Électromyographie

Électroencéphalographie

Stroke

Brain Plasticity

Upper Limb

Muscle Over-activity

Kinematic

Electromyography

Electroencephalography

Résumé

Les conséquences d'un accident vasculaire cérébral peuvent conduire à développer un syndrome de parésie spastique. Ce dernier étant principalement caractérisé par une parésie des muscles agonistes (effecteurs du mouvement) et une hyperactivité des muscles antagonistes (tel que la spasticité déclenché par un étirement phasique, ou la cocontraction spastique déclenché lors du mouvement volontaire). D'un point de vue biomécanique, l'altération motrice des patients peut être la combinaison d'une parésie musculaire des agonistes et de résistances au mouvement des antagonistes (hyperactivité musculaire et myopathie spastique). Bien que la toxine botulique soit le traitement de première intention de l'hyperactivité musculaire via un affaiblissement sélectif des muscles hyperactifs, ses effets sur la fonction motrice, la cocontraction spastique et la plasticité cérébrale restent peu documentés. Ainsi, les principaux objectifs de ce travail de thèse étaient (1) d'évaluer les déterminants cliniques et les mécanismes neuromusculaires associés à la limitation des mouvements du membre supérieur, (2) d'investiguer le lien entre l'activité oscillatoire corticale et le niveau de la cocontraction spastique, et (3) d'explorer l'effet combiné de la toxine botulique et de la rééducation sur la plasticité neuromusculaire induite. Pour répondre à ces questions, nous avons adopté une approche multimodale incluant des investigations cliniques, biomécaniques et neurophysiologiques. Nos résultats ont révélé la présence de cocontractions spastiques des fléchisseurs du coude, que ce soit en conditions isométriques ou lors du mouvement, et ont objectivé une association entre le niveau de cocontraction spastique et la limitation du mouvement actif d'extension de coude. Nos résultats ont également mis en évidence que la diminution de l'activité corticale oscillatoire dans le cortex sensorimoteur ipsilésionnel était associée au niveau de cocontraction spastique. Enfin, après une injection de toxine botulique dans les muscles fléchisseurs du coude et en association avec une auto rééducation, nous avons observé une diminution de leur niveau de cocontraction spastique associée à une amélioration de la fonction motrice et à une modulation de l'activité oscillatoire corticale. L'ensemble des résultats de ce travail suggère que la cocontraction spastique est un facteur déterminant de l'altération de la fonction motrice, avec une mise en jeu de mécanismes supra- spinaux. La prise en charge de l'hyperactivité musculaire par injection de toxine botulique associée à de la rééducation peut favoriser une plasticité neuromusculaire bénéfique sur l'activité corticale et la fonction motrice.

Spastic paresis is a disabling motor syndrome occuring after a brain injury such as a stroke. Considered as a neural disorder, spastic paresis associates motor paresis and antagonist overactivity. From a biomechanical point of view, the motor impairment after stroke can be both a combination of paresis and resistance to movement. As a result, there is several potential mechanisms contributing to the active movement limitation and motor impairment. Although botulinum toxin injection is a first line treatment for managing muscle overactivity through a reduction in antagonist over-activity, the changes following botulinum toxin injection on motor function, spastic cocontraction and cortical oscillatory activity remain scarcely described. Thus, the main objectives of this thesis were to (1) investigate the clinical features and the neuromuscular mechanisms underlying the motor impairment, (2) investigate the link between the cortical oscillatory activity and spastic cocontraction and (3) probe the neuromuscular plasticity after botulinum toxin injection associated with rehabilitation. For this purpose, we adopted a multimodal approach that includes clinical, biomechanical and neurophysiological investigations. Our results revealed that spastic cocontraction is a major factor associated with the motor impairment and the active movement limitation. Our results also revealed that a cortical oscillatory decreased may reflect an important neural mechanism underlying spastic cocontraction. After a botulinum toxin injection we observed a spastic cocontraction decreased, a moderate motor function improvement, and we observed a modulation of the cortical oscillatory activity. The overall results of this thesis suggest that spastic cocontraction primarly contributes to the motor impairment, and a supra-spinal origin. Finally, our results support the idea of a certain brain plasticity and motor function improvement following botulinum toxin injection.