Les différents types deLes différents types de mouvements

Réflexes, automatiques etRéflexes, automatiques et intentionnels

François POTDEVIN – FSSEP Université Lille 2

Références utiliséesRéférences utilisées

RappelsRappels

Défi iti d l ti é d ( di ti )• Définition des muscles activés, ordre (coordination), temps, intensité

• 793 muscles, 4 à 4000 unités motrices, ingérable au793 muscles, 4 à 4000 unités motrices, ingérable au niveau conscient:

‐ de nombreux interneurones, commandes non directes‐cortex moteur primaire (aire 4), de là partent

principalement les voies classiquesle cervelet‐le cervelet.

Niveau de la coordination musculaire pour atteindre l’objectif

Les différents typesLes différents types

• Actifs versus passifs

• Réflexes , automatiques, intentionnelsRéflexes , automatiques, intentionnels

• Déclenchés par un stimulus versus auto‐initiés

Les mouvements réflexesLes mouvements réflexes

éfi i i li f i l i l• Définition « lien fonctionnel entre stimulus et réponse motrice »

• Arc réflexe constitué organe récepteur (cutané, musculaire, viscéral), voie sensitive ( , , ),afférente (nerf cutané, musculaire, viscéral, racine rachidienne dorsale, nerf crânien), , ),effecteur (muscle strié, lisse, glande endocrine, glande exocrine)endocrine, glande exocrine)

• Réflexe palpébral, tendineux, flexion,…

Arc réflexe monosynaptiqueintrinsèque vs extrinsèque

Réflexe ipsilatéral de flexionamplitude, latence, durée post déchargep , , p g

Coordination de différents muscles (synergie), intensité variable

Expérience de Renshaw (1940)« Le réflexe de flexion est polysynaptique ce qui« Le réflexe de flexion est polysynaptique, ce qui

explique les synergies musculaires »

Organisation selon le principe de l’inhibition réciproque

Des arcs réflexes plus complexesréflexe d’extension croisée

Bilan réflexes extrinsèquesBilan réflexes extrinsèques

• Rôle de protection

• Peut modifier une action supraspinalePeut modifier une action supraspinale

• Dépend aussi de la qualité du stimulus

• Inhibition ou augmentation possible parInhibition ou augmentation possible par apprentissage

Remarques: notion de réseaux pré‐cablés

Kelso, 1981

Les réflexes intrinsèquesLes réflexes intrinsèques

• Le Fuseau musculaire (FNM)

Contrôle la longueur du muscleContrôle la longueur du muscle

Réflexe myotatique, d’étirement

Maintient de la posture

• L’organe tendineux de Golgi (OTG)

Contrôle de la dynamique de la contraction musculairemusculaire

Le réflexe myotatiqueLe réflexe myotatique

• Augmentation du niveau de contraction du muscle en réponse à son propre étirement p p ppour le ramener à sa longueur initiale

• Obéit loi de l’inhibition réciproque• Obéit loi de l inhibition réciproque

• Mise en évidence Sherrington

Le Fuseau NeuromusculaireLe Fuseau Neuromusculaire

À• À l’origine du réflexe

• Renseigne sur la vitesse de l’allongementRenseigne sur la vitesse de l allongement (réponse dynamique) et sur l’amplitude de l’allongement (réponse statique)l allongement (réponse statique)

• Arc réflexe monosynaptique pour les muscles agonistes et disynaptique pour les muscles antagonistesantagonistes

Le rôle du Fuseau musculaireLe rôle du Fuseau musculaire

• Contrôle permanent des motoneurones α sur muscles agonistes et antagonistes: g gconservation d’un angle articulaire

Notion de servo mécanisme assurantNotion de servo mécanisme assurant rétrocontrôle de la longueur du muscle

Maintien de la posture (nombre important dans les muscles anti gravitaires) mais nedans les muscles anti gravitaires) mais ne permet pas le mouvement?

Contrôle de la position statiqueContrôle de la position statique

Le rôle du Fuseau NeuromusculaireLe rôle du Fuseau Neuromusculaire

• Dans les mouvements volontaires: logique inverse

• Fixe le point de consigne

C i i d β l d• Coactivation des motoneurones α et β lors de mouvements volontaires d’origine supraspinale

• Modification de la sensibilité du FNM en• Modification de la sensibilité du FNM en fonction de la commande centrale

Contrôle du mouvementContrôle du mouvement

A i iAction synergique

L’organe tendineux de GolgiLorgane tendineux de Golgi

• Mécanorécepteur situé dans les tendons et les aponévroses musculairesp

• En série ou en parallèle par rapport aux fibres musculairesmusculaires

• Excité de manière très sensible par les fibres contractiles

• Responsable du réflexe de l’inhibition• Responsable du réflexe de l inhibition autogénique

Le réflexe autogéniqueLe réflexe autogénique

L’organe tendineux de GolgiLorgane tendineux de Golgi

• Fibres Ib inhibition du muscle homonyme

excitation des muscles antagonistesexcitation des muscles antagonistes

• 1ère hypothèse: rôle de protection du tendon

suppose déclenchement /seuil élevésuppose déclenchement /seuil élevé

• Hypothèse actuelle : détecteur des variations de la force exercée, contrôle dynamiquede la force exercée, contrôle dynamique

L’inhibition autogénique ne se maintient pas au cours d’une contraction prolongée (tonique)

Rôle d’amortissement des contractions phasiques

LES MOUVEMENTS AUTOMATIQUES

DéfinitionDéfinition

• Déroulement stéréotypé et reproductible

• Généré par réseau nerveux inné ou acquisGénéré par réseau nerveux inné ou acquis

• Inné: mouvement de déglutition, respiration

• Acquis: marche (particularités), nage, posture et équilibre, mouvements sportifsq , p

• Stimulus extérieur: mouvement réflexe conditionnels moteurs de type II (Konorski, 1967)

• Brêve latence invariants spatio temporels

DéfinitionsDéfinitions

• Certains mouvements attentionnels au départ deviennent automatiques par p q papprentissage

stimulus extérieur

Le cas de la locomotionLe cas de la locomotion

• Moelle épinière capable d’engendrer à elle seule(sans structures supraspinales ni ( p pafférences périphériques) des commandes rythmiques motrices organisées vers lesrythmiques motrices organisées vers les muscles du tronc et des membres

é l• Réseaux de neurones: Central Pattern Generator (CPG)

• Mouvement stéréotypé, nécessite autres informations pour s’adapter à l’environnementinformations pour s adapter à l environnement changeant

La lamproie Grillner 1991La lamproie. Grillner 1991

Locomotion fictiveLocomotion fictive

Les propriétés rythmiques du réseauLes propriétés rythmiques du réseau

1/ excitation MN G contraction G2/excitation neurones CC gauches inhibition neurones demi centre droit relachement à droite3/excitation neurones latéraux gauche inhibition retardée des MN gauches relâchement à gauche fin de l’inhibition à droite4/ activation des neurones excitateurs droits contraction à droite …

Existence de CPGExistence de CPG

• Mise en activité sans liaison avec les structures supérieures ni afférences psensorielles

• Rythme autonome non dépendant du• Rythme autonome non dépendant du stimulus

• Provient des propriétés structurelles du réseauréseau

Chat Spinal (Forrsberg 1980)Chat Spinal (Forrsberg, 1980)

28/11/2007

Le rôle des structures supérieuresLe rôle des structures supérieures

• Chat thalamique (ablation cortex) marche, évite obstacle, différentes allures

1 Animal spinal2 Animal mediopontique trigéminal2 Animal mediopontique trigéminal3 Animal décérébré transrubrique4 Animal mésencéphalique5 Animal thalamique6 Animal décortirqué

• Chat mésencéphalique (section niveau tronc cérébral) difficulté créer des patterns sauf si ) pon stimule une zone précise: « la région locomotrice mésencéphalique » (RLM)locomotrice mésencéphalique » (RLM)

• Contrôle supérieur

Le rôle des afférences sensoriellesLe rôle des afférences sensorielles

• Rôle si perturbations externes

• Changement du pattern (angle d’extension deChangement du pattern (angle d extension de la hanche)

A i i b l (FNM OTG• Activation boucles courtes (FNM, OTG, cutanées) et longues faisant intervenir le cervelet

• Voie spino cérebelleuse dorsale état du• Voie spino cérebelleuse dorsale état du système

• Voie spino cérébelleuse ventrale copie identique des motoneurones

• Activation du cerveau en passant par région motrice mésencéphalique et f ti éti léformation réticulée

• Copie au cervelet voie spinocérébelleuse ventralecérébelleuse ventrale

• Contrôle spino‐spinale et spino cérébelleux dorsalspino cérébelleux dorsal

• Rectification par le cervelet

Chez l’homme?Chez l homme?

• Mouvement durant le sommeil

• Réflexe de marche chez le nouveau néRéflexe de marche chez le nouveau né

Dimitrijevic et al 1998Dimitrijevic et al.,1998

LES MOUVEMENTS INTENTIONNELS

Différents typesDifférents types

• Simple vs complexe : nombre d’articulations en jeuj

• Discret vs rythmique

L id• Lent vs rapide

• Précis vs imprécisp

• Ample vs limité

• Boucle ouverte vs boucle fermée

• Isométrique (force) vs isotoniqueIsométrique (force) vs isotonique (déplacement)

Trois classes de mouvementTrois classes de mouvement

• Balistique

• Rapide avec freinageRapide avec freinage

• Lent, poursuite ou en rampe

Le cas du mouvement simple isotonique: flexion du coude

• Caractéristiques cinématiques et électromyographiques

Caractéristiques cinématiquesCaractéristiques cinématiques

• Courbe de vitesse en cloche, symétrique/ vitesse maximale

• Invariance de la symétrie dans des conditions de vitesse et d’amplitude différentesde vitesse et d amplitude différentes

• Structure temporelle du mouvement FIXE suggère l’existence d’un « programme de contrôle »uniquecontrôle unique

Caractéristiques électromyographiquesCaractéristiques électromyographiques

• 3 éléments: bouffée initiale du muscle fféagoniste, bouffée du muscle

antagoniste, bouffée finale du muscle agoniste

• « le pattern triphasique »

Le pattern triphasiqueLe pattern triphasique

• Bouffée initiale agoniste:

‐contrainte temporelle contrôle uniquementcontrainte temporelle contrôle uniquement en amplitude

b i ll ôl‐absence contrainte temporelle contrôle surtout en durée

B ffé fi l i t• Bouffée finale agoniste:

Amortissement des oscillations terminales

Le pattern triphasiqueLe pattern triphasique

• Bouffée du muscle antagoniste

‐précède le pic de vitesseprécède le pic de vitesse

‐précocité en fonction de la rapidité du mouvement

‐apparaît à partir d’un seuilpp p

Origine réflexe ou centrale?

Forget et Lamarre (1987): chez animaleForget et Lamarre (1987): chez animale déafférenté, cette bouffée n’est plus en phase avec le pic de vitesse

Quel mode de contrôle?Quel mode de contrôle?

• Deux conceptions

• Commande cinétique: contraction en fonction d l l d l i é idu calcul du moment musculaire nécessaire au mouvement (position initiale‐position finale).

Prise en compte des propriétés inertielles duPrise en compte des propriétés inertielles du segment et des forces externes en jeu

• Théorie du point d’équilibre

La théorie du point d’équilibreFeldman (1986), Bizzi (1992)

• Appelé modèle « masse‐ressort »

• Représentation interne de la position d’é ilib i l id’équilibres articulaires

La théorie du point d’équilibreLa théorie du point d équilibre

• Forces exercées par les muscles agonistes et antagonistes s’opposent. Un point d’équilibre g pp p qest atteint lorsque leur somme s’annule.

• Lien entre la position du segment et point• Lien entre la position du segment et point d’équilibre

• Lien perturbé en fonction des forces externes en présenceen présence

Bizzi et al (1979)Bizzi et al. (1979)

• Singe déafférenté

• Bras caché

• Perturbation pointage correctcorrect

• Prédiction de la théorie du point d’équilibredu point d équilibre

Les arguments contre le point d’équilibre

• Perturbation par centrifugation du corps

• Mouvement impréciscentrifugation du corps

(Coello, 1996)

• Ajout d’une masse sur le bras (Atkeson et

• Mouvement ne change pas

Hollerbach, 1985)p

En désaccord avec la théorie du point d’équilibreThéorie met en avant les propriétés élastiques de l’ensemble du groupe musculaire mis en jeumusculaire mis en jeu

Le mouvement simple isométriqueà l’encontre d’une surface rigide ou d’unà l encontre d une surface rigide ou d unautre segment

• Mode impulsionnel: niveau de force àMode impulsionnel: niveau de force à atteindre

M d i l i l i i d i i l• Mode impulsionnel suivi de maintien: plateau de force maintenu

Id t t i h i b dIdem mouvement triphasique, courbe de vitesse en cloche

Bizzi suggère la définition d’un point d’équilibre fictif au‐delà de la surface à atteindre

Le mouvement pluri articulaireLe mouvement pluri articulaire

• Un nombre important éde possibilités: notion

de degrés de liberté d’un mouvement

• Exemple pour le bras• Exemple pour le bras (3 ddl épaule, 2ddl

d 2 ddl i )coude, 2 ddl poignet)

• Bernstein (1967): le ( )snc limite le nombre de ddl

Etudes des mouvements planairesEtudes des mouvements planaires

i d i d il i d b• Notion de point de travail: « point du membre devant atteindre la cible »

• Trajectoire rectiligne alors que mouvements articulaires curvilignesg

• Hypothèse: contrôle du point de travail par programmation du snc

• Rapports d’angle entre les articulations pp grestent identiques si l’amplitude du mouvement change.

Hypothèse des modes de contrôleHypothèse des modes de contrôle

• Cinématique inverse: contrôle des commandes des mouvements articulairescommandes des mouvements articulaires individuels qui par combinaison assure la trajectoire du point de travailtrajectoire du point de travail

• Dynamique inverse: suppose l’existence modèles internes 2

2

dtxdmasseForces ×=∑modèles internes

2

2

dMi tit

dtα

×∑

∑

2dtMinertiemoments ×=∑

Rôle des afférences sensoriellesRôle des afférences sensorielles

• Fonction liée à l’atteinte du but de la tâche

• Fonction liées au contrôle en cours d’action:Fonction liées au contrôle en cours d action:

‐origine musculo‐tendineuse

‐origine cutanéeorigine cutanée

‐origine visuelle

Déafférentation sensorielleDéafférentation sensorielle

• Mouvement appris possible

• Difficulté à apprendre mouvement

• Problème si conditions initiales varient

• Difficulté à maintenir la position

Bizzi et al 1979Bizzi et al., 1979

Rôle des afférences visuelles pour le contrôle du mouvement

• Prablanc (1979): précision diminue si absence de vision de la main au départ du mouvementp

• Desmurget (1997): idem si la cible est l’autre main (point d’atteinte proprioceptif)main (point d atteinte proprioceptif)

• Rossetti (1995): fausse la position initiale de la main par des prismes erreur de pointage

Les informations visuelles participent au contrôle de l’action durant TOUT le mouvement de pointage

Posture équilibre et mouvementPosture, équilibre et mouvement

• Ajustements posturaux correctif: rétro‐actifvia les voies sensorielles

• Ajustements Posturaux Anticipateurs: limiter j ples perturbations consécutives à une perturbation à venir contrôle proactifperturbation à venir, contrôle proactif.