Cours 13: locomotion Flashcards
Lors de la locomotion, à quoi équivaut:
1. Un cycle
2. La phase de flexion
3. La phase d’extension
- Un évènement à un évènement
- Phase de balancement ou de transfert
- Phase d’appui
V ou F: les phase de balancement et les phases d’extension se déroulent en alternance
Vrai
(Image: on voit un EMG des muscles fléchisseurs et extenseur et on voit qu’ils ne travaillent pas en même temps)
V ou F: peut importe l’allure à laquelle une personne avance, le patron de locomotion sera le même
Faux: la patron change en fonction de l’allure (marche, trot, etc.)
C’est quoi un muscle bifonctionnel?
Donner 2 exemples
C’est un muscle qui décharge autant dans la phase de balancement que dans la phase d’appui
- Semitendineux: fléchisseur du genou et extenseur de la hanche
- Jumeaux: extenseurs de la cheville et fléchisseurs du genou
V ou F: les muscles bi-fonctionnels sont bi-articulaires
Vrai
À quoi servent les muscles fléchisseurs au niveau de la cheville et des orteils qui sont actif à la fin de la phase d’appui et à la fin de la phase de balancement?
Servent à stabiliser le pied aux deux périodes de transfert du poids
Décrire l’activité des extenseurs de la jambe
- Les extenseurs des différentes articulations déchargent ensemble
- Activité débute à la première phase d’extension (E1) et continu pendant presque toute la phase d’appui (E2 et E3)
Note:
E1= juste avant le contact du pied au sol.
La durée de décharge des muscles extenseurs de la jambe est proportionnelle à quoi?
Proportionnel à la vitesse de locomotion
Décrire l’activité des fléchisseurs de la jambe
- Activité plus variable
- La plupart deviennent actifs à la fin de la phase d’appui et continuent leur activité pendant la partie initiale de la phase de balancement
- Au niveau de la hanche: la plupart sont actifs durant toute la phase de balancement
Quels sont les rôles des différentes structures dans la locomotion:
1. Cortex
2. Tronc cérébral
3. Circuits locomoteurs spinaux (moelle)
- Modification de la marche, contrôle volontaire (par projections directes et indirectes à la moelle)
- Vitesse, force musculaire, posture, initiation et stop
- Patrons, rythmicité
Chez le chat, quelle structure est responsable de la production de l’activité alternée et rythmique dans les muscles fléchisseurs et extenseurs pour mener à la locomotion?
La moelle épinière isolée des centres supérieurs
V ou F: la moelle peut à elle seule générer un rythme locomoteur
Vrai
Par exemple: si on coupe la tête d’un canard, il parvient à réaliser plusieurs cycles locomoteurs avant de s’écrouler au sol. Donc le cerveau n’est pas essentiel pour générer la marche, seule la moelle peut suffire
Expliquer l’expérience et la conclusion de Sten Grillner
EXPÉRIENCE
- Il a complètement sectionné la moelle épinière thoracique de chatons naissant (donc avant qu’ils aient appris à marcher)
- Quelques semaines après la lésion: les chats peuvent marcher avec les membres inférieurs malgré l’absence d’inputs du cerveau (mais c’est une marche involontaire et il faut soutenir la queue du chaton pour enlever le poids)
CONCLUSION
La moelle épinière contient un réseau neuronal capable de générer de manière innée le patron locomoteur de base
Expliquer une autre expérience effectuée chez le chat adulte pour isoler les circuits spinaux locomoteurs (activité de la moelle) afin de les étudier
- Décérébration -> supprime influences principale du cerveau en laissant tronc cérébral intact
- Curarisation -> débarasse des influences périphériques
- Enregistrement de l’activité des nerfs de plusieurs muscles postérieurs (c’est une locomotion fictive)
Est-ce que la locomotion fictive générée par la moelle ressemble à la locomotion réelle sur tapis roulant?
Oui
Quelles sont les deux caractéristiques d’une locomotion normale?
- Synchronie: tous les muscles d’une même famille (ex.: extenseurs) déchargent en même temps
- Alternance: il y a alternance d’activité entre les fléchisseurs et les extenseurs
C’est quoi les CPG (Central Pattern Generators/ générateurs centraux de rythme) et ça fait son rôle en l’absence de quoi (2) ?
Des circuits spinaux qui peuvent générer un patron locomoteur de base en l’absence de:
- D’information sensorielles de la peau et des muscles
- De signaux descendants en provenance du cerveau
Les CPG sont utiles dans le contrôle de quelles types de fonctions? Donner deux exemples
Fonctions automatiques:
- Respiration
- Mastication
Comment les CPG crée un rythme de marche?
Via un réseau d’interneurones qui activent les muscles fléchisseurs et inactivent les muscles extenseurs (et vice versa) de façon rythmique
À quels endroits sont localisés les CPG?
Moelle cervical (pour MS)
Moelle lombaire (pour MI)
On a un CPG par membre
Comment les CPG communiquent entres eux?
Via des interneurones
- courts -> commissuraux: relient côté droit et gauche de la moelle épinière
- Longs -> propriospinaux: relient les parties plus éloignées mais du même côté (ex.: MS gauche à MI gauche)
**La prof l’a pas dit en classe mais sur une de ses images ça dit aussi que les propriospinaux peuvent relier MS gauche à MI droit.
V ou F: seule la partie ventrale de la moelle est requise pour produire la locomotion
Vrai
Les CPG sont dépendants ou indépendants?
Expliquer
Indépendants: même si on déconnecte les commissuraux, on peut marcher. C’est juste que la coordination sera plus difficile
Image démontre seulement pour lésion des interneurones commissuraux, mais vrai aussi pour propriospinaux : Les MS sont activés de facon autonome et coordonné entre eux, même chose pour MI, mais pas de coordination entre MS et MI ensemble.
C’est quoi le synonyme de CPG?
Circuits locomoteurs spinaux
Est-ce que les bipèdes ont un CPG au niveau cervical?
Pas d’évidence mais on peut penser que oui pcq les bébés commencent à marcher à 4 pattes et quand on court il y a une alternance au niveau des bras aussi.
Décrire l’organisation des neurones impliqués dans la locomotion. Donner deux exemples
Les neurones sont spatialement organisés suivant des séquences temporelles précises
- Partie rostrale de la moelle épinière lombaire (L2-L3) est plus active pendant la phase de balancement
- Partie caudale (L4-L6) est plus active pendant la phase de support.
Qu’est-ce qui a été démontré dans l’étude sur les nouveau-nés concernant la locomotion?
- Le nouveau-né peut marcher même si ses voies descendantes provenant du cerveau ne sont pas encore mature
- Le patron de marche du nouveau né est similaire à celui observé chez d’autres espèces donc la locomotion est innée et générée par des circuits spinaux phylogénétiquement conservés
Qu’est-ce qui prouve l’existence de circuits spinaux générateurs de rythme locomoteur chez l’humain?
Un patient avec lésion complète de la moelle épinière (T5): on remarque quand même un activité rythmique des jambes
Est-ce que l’activité rythmique d’un patient ayant une lésion complète au niveau de T5 ressemble à la locomotion?
Oui (il y a alternance comme dans un patron locomoteur + car présence de CPG)
C’est quoi la Clonidine?
Un agoniste des récepteurs alpha 2 noradrénergique
Il se passe quoi si on administre de la Clonidine à un chat ayant subi une lésion complète de la moelle épinière au niveau T13?
On observe une amélioration importante de la locomotion
Chez l’humain, quelles sont les médicaments pharmacologiques utilisée pour déclencher le patron locomoteur par la moelle épinière?
Meilleur effet combinées ou séparées?
Utilisé chez des patients ayant quel type de lésion?
- Cyproheptadine (antagoniste sérétoninergique)
- Clonidine (agoniste alpha 2 noradrénergique)
Meilleur effet si les molécules sont combinées
Lésions complètes ou incomplètes
Une autre étude chez un rat ayant subi une lésion incomplète de la moelle épinière au niveau thoracique combine plusieurs approches pour mener à la locomotion: entraînement, pharmacologie et stimulation spinale.
1. Qu’est-ce que cette étude a conclu??
2. Quelle est le défaut de cette étude
- Cette étude a conclu qu’une combinaison de méthode fonctionne bien pour faciliter la récupération de la marche
- L’étude combine des interventions donc on peut pas isoler la stimulation spinale et confirmer que cette modalité fonctionne
Une autre étude a été réalisée pour vérifier si la stimulation spinale + l’entrainement (sans médicaments pharmacologique) pourrait permettre de produire des patrons locomoteurs. Qu’est-ce que cette étude a conclu?
Chez l’humain présentant une lésion incomplète de la moelle épinière au niveau thoracique, l’entrainement et la stimulation spinale permettent de produire des patrons locomoteurs
C’est quoi la stimulation spatio-temporellement organisée?
Les électrodes sont adaptées à la cartographie de la moelle et génèrent une activité alternées pour reproduire beaucoup plus finement le patron de marche
V ou F: il existe des stimulations que le patient peut lui-même contrôler en fonction des tâches qu’il veut accomplir
Vrai
Les stimulations et la pharmacologie peuvent être utilisées sur quel type de blessure?
Lésion complète ou incomplète
Le taux de réussite pour les stimulations et la pharmacologie est meilleur pour des blessures complètes ou incomplètes?
Incomplètes
V ou F: comme nous avons des réseaux neuronaux capables de générer le rythme de la marche, les afférences périphériques sont inutiles
Faux: la locomotion est possible sans ces afférences, mais elle est plus difficile et moins élégante. Pour avoir une locomotion “normale”, il faut avoir l’informations de ces afférences.
À part aider à avoir une locomotion d’apparence plus normal, à quoi d’autre servent les afférences périphériques?
Permettent d’informer l’organisme des obstacles qu’il rencontre afin d’adapter la locomotion pour franchir l’obstacle
Rappel: les muscles contiennent des récepteurs sensoriels -> fuseaux neuromusculaires
Ils encodent la vitesse (Ia) et la longueur (II et Ia) d’étirement
Merci pour le rappel
Quelle expérience a démontré que les signaux sensoriels influencent les CPG?
- Mutation du gène Egr3 altère sélectivement le groupe Ia et II (donc il n’y aura plus de rétroaction proprioceptive)
- La souris ayant cette mutation aura un soulèvement exagéré du pied pendant la phase de balancement (car n’adapte pas son patron de marche)
Qu’est-ce qui explique ceci:
Quelques jours après une lésion complète de la moelle au niveau thoracique, les chats sont incapables de marcher. Mais avec 2-3 semaines d’entrainement, ils arrivent à ré-exprimer la locomotion?
Les informations sensorielles modulent la circuiterie spinale et permettent de réactiver cette circuiterie après une blessure médullaire
V ou F: si un chat a une lésion complète de la moelle au niveau thoracique, on peut restaurer le contrôle volontaire du mouvement grâce à l’entrainement
Faux. On peut seulement retrouver une marche involontaire (automatique).
Comment l’entrainement locomoteur peut aider un patient avec une lésion à la moelle (complète ou incomplète)?
- L’entrainement va induire une plasticité spinale
- L’entrainement va augmenter le niveau d’excitation (la moelle va recevoir plus d’information sensorielles pertinentes)
Ces deux éléments sont bénéfique à la récupération locomotrice
Parmi les stratégies de réadaptation vues dans le cours, laquelle est la plus utilisée à l’heure actuelle chez les patients présentant des blessures spinales complètes et incomplètes?
L’entrainement locomoteur
Est-ce que l’entrainement locomoteur est efficace?
Oui mais l’efficacité peut varier en fct de l’intensité de l’entrainement, des modalités d’entrainement, etc.)
Puisque plusieurs études ont démontrés que la moelle épinière est capable de générer le rythme de base de locomotion en l’absence des structures supraspinales, on peut conclure que la fonction des structures supraspinales n’est pas la genèse de la locomotion. Alors quelle est la fonction de ces structures?
L’initiation, l’arrêt et la régulation de la locomotion
Le terme “supra-spinal” inclue quelles structures?
Tronc cérébral et cortex
Est-ce qu’un chat décérébré pourra s’adapter à l’augmentation de la vitesse d’un tapis roulant?
Oui parce que l’adaptation de la vitesse nécessite que le tronc cérébral
- Quels sont les rôles de la région locomotrice mésencéphalique?
- Cette région reçoit des afférences de où?
- Rôle dans:
- L’initiation volontaire de la locomotion
- Vitesse de marche (la vitesse sera proportionnelle à la stimulation) - Du cortex cérébral
Qu’est-ce qui se passe si on active la région locomotrice mésencéphalique?
- Activation des cellules de la formation réticulaire
- Neurones réticulospinaux voyagent dans le cordon ventral de la moelle épinière
- Ils font contact avec les interneurones probablement impliqués dans la genèse de la locomotion
Bref: région mésencéphalique locomotrice (MLR) > formation réticulée (MRF) > moelle > muscles
Quelle structure (autre que région locomotrice mésencéphalique) a un rôle important dans l’initiation et l’arrêt de la locomotion? (être précis)
La formation réticulée
Plus précisément, les neurones V2a de la formation réticulaire constituent une voie excitatrice majeure vers les zones locomotrices de la moelle épinière ventrale (et selon quelles cellules seront stimulées, peut arrêter ou activer la marche)
Quels sont les rôles du faisceau réticulospinal?
- Rôle dans régulation de la marche et de la posture (coordonne le niveau d’activité des muscles impliqués)
- Rôle dans l’initiation de la locomotion
- La stimulation du cortex moteur primaire induit majoritairement des mouvements de quel côté du corps?
- V ou F: chaque site de stimulation évoque des mouvements similaires qui peuvent être graphiquement représentés sous la forme de cartes corticales motrices
- Comment peut-on cartographier les cartes corticales?
- Côté controlatérale
- Faux. Évoque des mouvements différents (le reste de la phrase est vraie)
- Implanter des électrodes dans la couche 5 du cortex, envoyer des stimulations et regarder quel mouvement sera généré
Décrire l’organisation du cortex (4)
- Organisation topographique
- Toutes les articulations sont représentées
- On a principalement des activité de flexion (rare qu’on obtient un mvt d’extension en stimulant le cortex)
- On a un contrôle plus important des parties distales du membre
Si on enregiste les décharge des neurones du cortex moteur primaire lors de la marche, on s’apperçoit qu’ils déchargent majoritairement à quel moment?
Majoritairement pendant la phase de balancement (flexion)
Qu’est-ce qui se passe si on stimule le cortex moteur primaire pendant la marche? Conclusion?
Permet de contrôler la trajectoire du pied
Conclusion: cortex moteur a un rôle important dans le contrôle en temps réel des mouvements distaux (important pour contrôler mvt précis durant la marche)
Résumer l’action du système cortico-spinal:
- Contrôle volontaire du mouvement
- Principalement des effets controlatéraux
- Rôle majeur dans le contrôle distal du mvt
- Modulent en particulier l’activité des fléchissseurs
Le mésencéphale et la formation réticulée ont principalement des effets controlatéraux ou ipsilatéraux?
Ipsilatéraux
- Chez un rat presque complètement paralysé des membres postérieurs, qu’est-ce qui va se passer si on fait des stimulations électriques du tronc cérébral (région mésencéphalique locomotrice)?
- Il se passe quoi si on fait la même chose mais sur un rat complètement paralysé (lésion complète)?
- V ou F: cette étude clinique a été arrêté avant de pouvoir être essayé chez l’humain
- La vitesse de marche va augmenter en fonction de l’intensité de la stimulation mais ne retrouvera pas des valeurs pré-lésionnelles
- N’aide pas
- Faux! Cette étude a conduit à un essai clinique chez l’humain (ce qui est très rare)
L’étude portant sur la stimulation électrique du mésencéphale (+ entrainement) a mené à quelles observations lorsqu’elle a été essayé sur l’humain ayant une blessure incomplète de la moelle épinière ?
- Augmentation de la vitesse de marche
- Amélioration de leur capacité à passer de la station assise à debout (donc amélioration du tonus)
Explication : Le mésencéphale est dans le tronc cérébral et ces derniers s’occupent de l’initiation et la vitesse de locomotion ainsi que la posture.
Expliquer comment fonctionne la neuroprothèse corticale
- L’activité des muscles est enregistrée et décodée pour prédire en temps réel les phases de levée du pied
- Des stimulations sont appliquées en temps réel dans le territoire cortical responsable de la flexion du pied
Bref: les patrons de décharges musculaires sont interprétés pour stimuler les territoires du cortex responsables de produire l’activité voulu. Il y aura seulement une décharge si l’animal veut faire le mouvement.
Est-ce que la neuroprothèse fonctionne sur les rats atteints de blessures spinales qui paralysent une jambe?
(Assumer que blessures indirectes).
Oui, on voit une amélioration directe lorsqu’on active la neuroprothèse
- Est-ce que la stimulation corticale appliquée en synchronie avec le mouvement est plus efficace que des stratégies d’entrainement locomoteur ou de stimulation continue pour promouvoir la récupération du contrôle volontaire du mouvement?
- Expliquer l’étude qui répond à la question
- Oui
- On entraîne des souris sur tapis: certaines avec neuroprothèse, d’autres avec aucune thérapie. Ensuite on arrête 4 semaines puis on réévalue pour voir si les souris ont perdu des compétences. Les souris sont testées sur des tâches qu’elles ont jamais fait donc on évalue le contrôle volontaire.
->Le groupe avec stimulation corticale: amélioration drastique donc prouve la possibilité de s’améliorer à long terme
-> Les autres groupes: l’amélioration plafonnent
Concernant les stratégies de neurostimulation du cerveau pour le contrôle locomoteur après la lésion spinale incomplète :
- Quel est l’effet de la stimulation de la région mésencéphalique locomotrice?
- Quel est l’effet de la stimulation du cortex moteur?
- Facilite l’initiation de la marche et diminue les déficits de trainement.
- Diminue immédiatement les déficits locomoteur et facilite la récupération à long-terme de la marche
Nommer une stratégie de neurostimulation pour favoriser la récupération motrice visant la formation réticulée
Trick question
Ça existe pas encore.
Attention, pas de stimulation de la région mésencéphalique, car on parle de la formation réticulaire !
- Quelles sont les stratégies possibles si la lésion est complètes?
- Quelles sont les stratégies possibles si la lésion est incomplète?
- COMPLÈTE:
- Stimulations pharmacologiques
- Stimulations spinales
- Entrainement locomoteur - INCOMPLÈTE:
- Toutes celles mentionnées en 1
- Stimulation corticale
-> Stimulation de la région mésencéphalique locomotrice
-> Neuroprothèse
Stimulation corticale fonctionne seulement pour lésions incomplètes car nécessite des voies résiduelles entre le cerveau et la moelle épinière sous-lésionnelle pour que les stimulations puissent se rendre sous la lésion
V ou F: la restauration du contrôle volontaire du mouvement est possible suite à une lésion complète
Faux!!! Impossible puisque le cerveau et la moelle épinière sous-lésionnelle ne communiquent plus
