UE5 - Appareil locomoteurDr Michel CAMPECH

Date : 16.11.2015 Plage horaire : 8h30-10h30

Promo : DCEM1Ronéiste : VILCOT Anyssa

Organisation fonctionnelle de la posture, de l ’é quilibre et de la marche

I/ Introduction II/ Tonus et posture

i. D é finitions ii. Contr ô le de la stabilisation posturale iii. Equilibre

III/ La marche i. D é finitions ii. Physiologie et anatomie iii. Arthrologie et myologie

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Pour ce cours, le professeur ne donne pas beaucoup d’explications supplémentaires. Tous les éléments mentionnés à l’oral sont en italique. A mon avis, le pdf suffit largement.

Bonne lecture !

I/ IntroductionD é terminants de la fonction d ’é quilibre et de la marche - Les voies motrices comprennent : les systèmes pyramidal et extra-pyra-

midal. - Les voies cérébelleuses sont impliquées dans les réactions d’équilibre sta-

tique et dynamique. - Les voies vestibulaires participent au tonus postural et à  l’information

sur la direction et la vitesse du mouvement. - Les afférences proprioceptives informent sur la position des articulations

et des membres dans l’espace. Celles prenant leurs origines de la face plantaire sont particulièrement importantes pour la marche. Cette voie chemine par les cordons postérieurs de la moelle.

II/ Tonus et postureCes deux éléments sont intimement liés : on ne peut pas parler de posture sans parler de tonus et vice-versa. Je vais vous les séparer pour des rai-sons didactiques.

i. D é finitions Tonus, son rôle :

▪ Maintenir des positions anti-gravitaires et de la posture (par le jeu des contractions toniques),

▪ Préparer à  la contraction phasique (mise en tension de l’élasticité musculaire de manière à pouvoir ensuite réaliser le mouvement),

▪ Etre à  la base de la motricité  (volontaire ou non), du langage, de la communication non verbale et de l’expressivité,

▪ Le soutien et l’expression de l’éveil, de la vigilance, de la motivation et de l’intention.Le tonus est présent en permanence lorsque l’on est éveillé.

On différencie 3 niveaux de tonus, mais leur interdépendance reste im-portante :

▪ Le tonus de fond ou de base  

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- Légère tension isométrique des muscles, involontaire et permanente même au repos;

- Géré par la substance réticulée du tronc cérébral,- Son dysfonctionnement peut être à l’origine d’hypo ou d’hypertonie.

▪ Le tonus postural - Activité  minimale permettant la station debout et le maintien des équi-

libres statiques et dynamiques,- Il garantit un niveau de contraction optimum pour l’action,- Il s’agit d’une activité réflexe mais qui peut être contrôlée volontairement.

▪ Le tonus d ’ action - Contraction musculaire permettant l’action et le mouvement,- Il s’agit d’une activité intentionnelle sous commande volontaire.

• Tonus musculaire :Le tonus musculaire (essentiellement celui des muscles extenseurs) est l’artisan principal de la lutte anti-gravitaire. La régularisation du tonus (moelle épinière et tronc cérébral) fait partie des mécanismes élémentaires du contrôle postural. Le tonus a normalement un rôle fonctionnel faible.

Troubles du tonus = troubles de l’équilibre. 

Posture

Son rôle :- Maintenir la station debout malgré la gravité.- Maintenir l’équilibre lors du mouvement.- Sert de base au mouvement par l’ajustement préparatoire.

Activité posturale :« Permet le respect des trois lois de fonctionnement du Corps : Equilibre, confort et économie. » (L.Busquet)« En cas de problème l’adaptation, permet de conserver l’équi-libre puis le confort mais au détriment de l’économie. » (L.Bus-quet)

Une posture normale se fait sans effort et est particulièrement confortable.

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Système de contrôle :- L’activité  posturale est au carrefour des fonctions motrices, sensitives et sensorielles.- L’activité  posturale est, dans l’activité  quotidienne, gérée de façon automatique même si un contrôle volontaire peut égale-ment intervenir.- L’activité posturale est gouvernée par le système extra-pyra-midal et par les voies réflexes dont le réflexe myotatique reste essentiel.

R é flexes et tonus  :

Réflexe d’étirement : rôle mineur dans l’équilibre.

Réflexe tonique labyrinthique : répartition du tonus entre hémicorps droit et gauche.

Réflexe tonique cervical : répartition du tonus entre extenseurs et fléchis-seurs, notamment au niveau du tronc.

Réflexe de redressement : surtout chez le chat.

Réaction de support positive : augmente le tonus du membre inférieur dès le contact avec le sol.

Contr ô le postural

• Multiples ajustements posturaux (genoux, hanches, tronc, tête, cou) = équilibre.

• Il a une triple finalité :

• Assurer l’équilibre = maintenir la projection au sol du centre de masse à l’intérieur de la surface d’appui.

• Fournir une base stabilisée pour l’action.

• Participer à l’élaboration des représentations spatiales : la pos-ture stabilise la perception.

Activit é  posturale = d é pend du travail musculaire & donc du tonus

• Pour le maintien de la posture :

• Principalement pour la station debout.

• Positionnement anti-gravitaire.

• Le maintien de l’équilibre.

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• Elle peut donc être anticipative pour préparer le mouvement ou rétro-active pour récupérer un trouble de l’équilibre, au moment d'une chute par exemple.

Physiologie du contr ô le postural

• Une régulation du tonus.

• Un contrôle de l’orientation antigravitaire.

• Un contrôle de la stabilisation posturale.

ii. Contr ô le de la stabilisation posturale

• Selon les tâches, il existe de multiples combinaisons motrices qui dé-pendent des capacités et du style individuel. Il n’y a pas une posture spécifique. Il existe autant de postures que d’individus.

• Le cerveau utilise des combinaisons motrices « de base », innées et acquises, stockées dans un « répertoire » qui permet de répondre aux situations les plus usuelles. Ces combinaisons s’enrichissent au fur et à mesure de la croissance et de l’évolution.

• Ces combinaisons sont flexibles avec possibilité  d’apprentissage ou d’inhibition.

Un r é f é rentiel stabilis é  est n é cessaire  : • Référentiel variable d'un individu à l’autre.• Pour évaluer les perturbations de la posture.• Pour servir de codage égocentrique (sur la personne elle-même) au

codage de l’action.• Rôle de la tête très important :

• Stratégie de stabilisation par rapport à l’espace.• Stratégie de stabilisation par rapport au tronc.

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Avec CM = Centre de Masse.

Ce sont toutes des stratégies automatisées et innées que l’on va améliorer au cours de l’évolution. Il est évident qu’un gymnaste aura des stratégies d’équilibration beaucoup plus élaborées que n’importe quel autre sportif.

• Rôle crucial des ganglions de la base dans la flexibilité du répertoire de stratégies posturales.

• Rôle crucial du cervelet dans la coordination posturale.• Rôle des informations sensorielles, notamment au niveau des récep-

teurs plantaires.

→ S é lection de la strat é gie de stabilisation

Stabilisation de la tête (vision et vestibulaire++), du tronc (proprioception ++), du centre de masse (modèle interne acquis++), de cheville (somes-thésie++ surtout au niveau des récepteurs plantaires), hanche (vestibu-laite ++).

→ R é duire les amplitudes des oscillations posturales

Vision périphérique, proprioception, système vestibulaire (canaux semi-cir-culaires).

• Elaboration de mod è les internes inn é s & acquis afin de ré-guler les informations du centre de masse.

C’est donc une régulation complexe faisant intervenir plusieurs éléments du système nerveux vestibulaire et cérébelleux.

La stabilité posturale est un système complexe, multi-modal et hautement adaptable : selon la situation, le cerveau doit procéder à  l’addition des in-formations et à une sélection parmi des informations discordantes. C’est ce dysfonctionnement qui est à l’origine des troubles de l’équilibre. En effet, une information visuelle non concordante avec une information vestibu-laire provoque un trouble de l’équilibre.

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iii. La posture La posture est une attitude définie (et à la fois variable selon les individus) par la position relative des segments corporels ainsi que par l’orientation dans l’espace. La recherche d’équilibre est le facteur déterminant dans le maintien de la posture. En position debout, elle correspond à l’axe gravi-taire qui passe légèrement en avant des malléoles.

• Attitude fondamentale pour une espèce.

• La posture précède et accompagne le mouvement : un trouble de la posture provoque un trouble du mouvement et de la marche.

• Une coordination posture/ mouvement est nécessaire.

• Modèle biomécanique :

• L’homme immobile debout est parfois assimilé à un pendule in-versé (Gagey).

• Plutôt empilement de modules superposés à partir du sol (Mas-sion) plus facile à comprendre et plus proche de la réalité.

La posture normale doit se faire sans effort, sans fatigue. Elle est automa-tique, indolore & symétrique. Elle est non fixée car on est en permanence en déséquilibre et en adaptation posturale.

Le centre de masse est très légèrement en avant dans le polygone de sus-tentation et on retrouve des angles au niveau de la colonne vertébrale à l’origine des courbures, à savoir la lordose lombaire et la cyphose dorsale et leurs angulations considérées comme normales et de base.

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Une posture anormale provoque des contraintes ostéoarticulaires impor-tantes, notamment au niveau du rachis. Sur ce schéma, on retrouve suc-cessivement une posture normale, une cypho-lordose (augmentation de la cyphose et de la lordose), un dos plat (effacement des courbures) et enfin un dos en S italique (légère augmentation de la cyphose dorsale et très nette augmentation de la lordose lombaire).

Ici, on peut voir de gauche à droite : une posture correcte ; un déséquilibre des épaules ; un bassin oblique ; un déséquilibre du rachis cervical ; une scoliose.

iv. L ’é quilibre

L’équilibre résulte d’un mélange d’activités provenant de l’oreille interne et du cervelet.

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• Equilibration = aptitude à maintenir une posture en dépit de circons-tances contraires (Buser). Lors d’un déséquilibre, on réagit de façon soit automatique soit intentionnelle pour rétablir la position de pos-ture.

• Equilibre statique lors de la station debout.

• Equilibre dynamique lors de la marche.

• Interaction permanente entre signaux afférents en provenance des différents systèmes sensoriels (vestibulaires, proprioceptifs & visuels principalement) et les signaux efférents activant les motoneurones spinaux et permettant la contraction des muscles antigravitaires.

• Les ajustements posturaux peuvent être anticipés et intégrés dans des synergies axiales. Ils sont mis en jeu après renseignement par les différents référentiels, à savoir l’appareil vestibulaire, la sensibilité plantaire et la proprioception. Ils sont capables d’adaptations, acquis à partir de l’âge adulte et non stéréotypés.

• Le contr ô le de l ’é quilibre

• Prend en compte des contraintes internes (masses et géométries cor-porelles) et externes (gravité, stabilité  des appuis sur un support et perturbations éventuelles). On peut très bien avoir des problèmes ar-chitecturaux sans pour autant présenter des troubles de l’équilibre. Les perturbations éventuelles sont le plus souvent externes : le ca-marade qui vous pousse gentiment, le coup de vent qui vous déséquilibre, etc.

Ici, un schéma de l’organisation du mouvement et de la correction de la posture anticipée ou rétro contrôlée. Il résume tout ce qui a été dit précé-

demment.

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• Centres impliqués dans le contrôle : noyaux de la base, cervelet, aire motrice supplémentaire et aire pariétale droite

• Il y a 2 composantes nécessaires et dissociées à l’équilibration en sta-tion debout (B.Amblard, 1985) :

• Orientation antigravitaire du tronc et de la tête: informations otolithiques, somesthésiques (gravicepteurs viscéraux et cap-teurs cutanés de pression) et visuelles. On retrouve des oto-lithes dans l’oreille interne et des lithes, ou petits minéraux, dans certains viscères qui permettent d’avoir une information sur le positionnement.

• Stabilisation posturale (minimiser les oscillations): informations somesthésiques, vestibulaires et visuelles.

• Le contr ô le de l ’ orientation gravitaire

• Nécessite une représentation de la verticale gravitaire = verticale subjective.

• Représentation de la verticale :

• Géocentrée (par rapport à  la gravité): otolithes, gravicepteurs somesthésiques (cutanés et viscéraux) +/- afférences visuelles.

• Egocentrée (par rapport à soi): afférences somatho-sensorielles.

• Allocentrée (par rapport à  l’espace): afférences visuelles +/- afférences somathosensorielles.

• Les gravicepteurs somesth é siques sont principalement viscéraux (au-tour des reins et gros vaisseaux, notamment au niveau abdominal). Probable rôle des capteurs cutanés.

• Organes tendineux de Golgi (Dietz, 92, 96).

III/ La marche i. D é finitions

Il s’agit d’une tâche locomotrice complexe. Elle dépend de l’âge, de la taille et de la vitesse de marche choisie. C’est le mode de locomotion naturel de l’être humain adulte.

Il s’agit d’une combinaison d’un maintien de l’équilibre debout et de la pro-pulsion. Elle met en jeu de manière combinée et alternée les deux

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membres inférieurs lors d’une succession de doubles appuis et d’appuis monopodaux. Le corps reste en contact avec le sol par au moins un appui unipodal. La perte de ce contact correspond à la course.

• Acquise chez l’enfant entre 10 et 16 mois.• Maturation du SNC + croissance du système ostéo-musculaire

+ capacités d’apprentissage.• Pas d’acquisition vers 16 à  18 mois = examen neuromuscu-

laire. On peut diagnostiquer des myopathies à l’origine d’un re-tard de la marche par une atteinte du SNP ou du système mus-culaire (et non du système nerveux central).

• La marche est qualifiée d’adulte à partir de 7 ans.

La marche normale

• Chaque membre inférieur doit :• Quand il est en appui, pouvoir assurer trois fonctions : support,

amortissement, propulsion.• Quand il est oscillant, pouvoir être déplacé  vers l’avant et se

raccourcir.

Une atteinte de ces éléments provoque une boiterie.

• Le cycle de marche (stride) : temps et ensemble des phénomènes compris entre deux contacts successifs du même membre inférieur au sol. C'est-à-dire que l'on va décrire un cycle pour le membre infé-rieur droit, & un cycle pour le membre inférieur gauche.

• Le premier contact retenu est en général l’attaque du talon. Le cycle de marche est tout le temps décrit de la même façon : de l’attaque du talon droit jusqu’à la prochaine attaque du talon droit.

• Le pas (step) : temps et ensemble des phénomènes compris entre l’appui d’un talon au sol et l’appui du talon contro-latéral.

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Attention, dans le langage courant, le pas est associé à une enjam-bée. Or, il est décrit du talon du pied droit jusqu’au talon du pied gauche.

Le cycle de marche est défini pour un membre. Dans le schéma ci-dessus, on observe une première phase d’appui et une deuxième d’oscillation qui correspondent respectivement à 60% et 40% du cycle de marche. Une différence dans l’importance de chaque phase est à l’origine de boiterie.

Le cycle de marche est à connaître !• Pendant le cycle, chaque membre inférieur a :

• Une phase d’appui (Stance phase) : période pendant laquelle le pied est au sol.

• Débute par une attaque du talon (Heel contact/strike).• Finit par le décollement de l’hallux (Toe off).• S’étend de 0 à 60% du cycle.

• Une phase oscillante (Swing phase) : période pendant laquelle le pied est en l’air.

• Débute par le décollage de l’hallux.• Finit par l’attaque du talon.• S’étend de 60 à 100% du cycle.

• La durée du cycle = durée de la phase d’appui et de la phase oscil-lante.

• La phase d’appui représente 60% du cycle.• La phase oscillante représente 40 % du cycle.• Le double appui représente 20% du cycle.

• Il diminue si la vitesse de marche augmente. Plus on marche vite et plus on diminue la phase de double appui (celle de simple appui reste la même).

• Il disparait pendant la course.• La longueur du cycle : distance parcourue entre un contact au sol

avec un pied et le contact suivant du même pied au sol. Il correspond à deux pas (talon droit - talon gauche / talon gauche - talon droit).

Param è tres (mesurables) :• Longueur du pas : distance entre les deux talons droit et gauche en

phase d’appui.

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• Largeur du pas : largeur entre le talon et la ligne de progression en phase d’appui.

• Angle du pas : distance entre l’axe de M2 et l’axe de la marche.

Param è tres spatio-temporels  :

• L’enjambée correspond à  la succession de deux pas (un cycle de marche).

• Vitesse de marche : distance parcourue pendant un temps donné (m/s).

• Cadence : nombre de pas réalisés pendant un temps donné  (pas/minute).

ii. Physiologie et anatomie • Marche = mise en jeu de processus complexes.• Activité automatique :

• Maintien d’un équilibre dynamique.• Organisation motrice hiérarchisée et synchronisée. La perte de

cette synchronisation entraîne la chute.

Neurophysiologie de la marche • Activation musculaire cyclique, coordonnée et automatique.• Modulation par le contrôle volontaire (changement de direction, aug-

mentation de la vitesse).• Contrôle postural dynamique efficient : systèmes vestibulaire, pro-

prioceptif, visuel et cérébelleux. → INTEGRITE

• Générateur spinal de la marche (GSM)• A l’origine de l’activation musculaire des membres inférieurs.• Rétro-contrôlé par les structures supra-segmentaires du SNC.• Regroupement de neurones en réseau (inter-neurones).

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• Localisation pr é sum é e lombaire. On sait que le GSM existe au niveau lombaire car si l’on coupe la connexion entre le cerveau et le système nerveux médullaire d’un animal, le système au-tomatisé continue à avoir lieu même si cela n’aboutit pas à une marche efficace, notamment en terme d’équilibre.

• Activité spontanée rythmique.• Assure l’activation cyclique et coordonnée des différents

muscles impliqués dans la marche. Attention ! Un blessé médullaire, notamment tétraplégique haut, n’a plus la possibilité de marcher. Ceci signifie que le générateur spinal ne fait pas la marche à lui tout seul. Il a besoin d’autres systèmes de contrôle et de génération du mouvement.

• Aires locomotrices supra-spinales• Localisées dans le mésencéphale, le tronc et les noyaux sub-

thalamiques.• Module l’activité du GSM.

• Les noyaux de la base• Striatum ventral +++.• Rôle important dans l’initiation et le déroulement de la marche.

• Le cortex associatif fronto-pariétal• Rôle dans la planification de l’action et le choix d’un pro-

gramme moteur.• Le cervelet

• Régulation de l’équilibre et contrôle de la marche.• Efférences essentiellement transmises par l’intermédiaire des

noyaux vestibulaires, des faisceaux rubo-spinal et réticulo-spinal.

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iii. Arthrologie et myologie • Marche normale : absence de limitation articulaire et absence de

douleur.Arthrologie (non détaillé)• Articulation coxo-f é morale

• Sphéroïde à 3 DDL : FL: 120°, Ext: 15°, Abd: 45°, ADD: 20°, Rot lat: 45°, Ror Méd: 35°.

• Articulation du genou • 3 compartiments : fémoro-tibial latéral, fémoro-tibial médial et

fémoro-patellaire.• Fl: 140°, ext: 0°.

• Articulation talo-crurale • Rôle primordial lors de la marche.• Type ginglyme (tenon-mortaise), stabilité +++ Fl:20 à 30°, Ext:

30 à 60°.• Articulations du tarse

• Assurent la souplesse du pied.• Articulation subtalaire et articulation transverse du tarse.• Faibles mouvements de glissement. Le professeur n’entre pas dans les détails. Il faut retenir que les articulations coxo-fémorale, du genou, talo-crurale et du tarse sont importantes et doivent être indemnes pour obtenir une marche normale.

La myologie (un peu plus important)• 5 muscles ou groupes musculaires principaux.• Dysfonctionnement = boiterie caractéristique. • Gluteus Medius (moyen fessier)

• Verrouillage de la hanche et du bassin lors de l’appui monopo-dal.

• Stabilise le bassin et le tronc et empêche la chute du bassin vers le membre oscillant.

• Quadriceps • 4 chefs (vaste latéral, vaste médial, vaste intermédiaire et droit

femoral).

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• Extension & stabilisation du genou.• Ischio-jambiers

• 3 muscles (biceps fémoral, semi-tendineux, semi-membra-neux).

• Fléchisseurs de jambe. (important dans la phase oscillante)• Tibial ant é rieur

• Fléchisseur du pied, il participe à l’inversion.• C’est le muscle releveur du pied.• Boiterie caractéristique : steppage.

• Triceps sural • Extenseur de cheville, il participe à la stabilisation de la jambe

sur le pied lors de la station debout.• Rôle important lors de la propulsion.

Pr é -requis de la marche normale Ces pré-requis sont importants à connaître. Ils correspondent aux condi-tions fondamentales pour décrire une marche normale.

• Décrit par GAGES en 2004.• 5 pré-requis :

• Pré-positionnement adéquat de l'attaque du talon:• Cheville neutre.• Attaque par le talon genou en extension quasi-complète.

• Stabilité en phase d’appui• Appui plantigrade.• Genou stable.

• Liberté  de passage du pied durant la phase oscillante (clea-rance)

• Flexion des articulations du membre inférieur (principe de raccourcissement phase oscillante).

• L’altération de cet élément est souvent à l’origine de boi-teries.

• Longueur du pas adéquate• Extension de hanche et de genou correcte.• Appui stable du coté controlatéral.

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• Conservation de l’énergie permettant une marche efficiente • Le mouvement du centre de gravité doit être minimal.• Tout processus modifiant la vitesse de marche ou alté-

rant le déroulement de la marche augmente son coût én-ergétique.

Chez les patients ayant des séquelles d' hémiplégie ou étant amputés, la demande énergétique pour récupérer une marche à peu près efficiente est beaucoup plus importante qu'une marche normale & peut entraîner des problèmes en terme d'attaque cardiaque.

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