Système  ves*bulaire  et    

principes  de  rééduca*on  ves*bulaire  (1)  

Pr  Boyer    FC  Unités  de  MPR    

CHU  Reims  Champagne  Ardenne  

Grenoble        Module  Préhension  Equilibre  Locomo*on  Mars  2015  

Fondamentaux  (1)  système  ves*bulaire  

Modèle  physiologique  du  système  ves*bulaire    ⇒ 3  composantes  :    

① Capteurs  sensoriels  périphériques  du  mouvement  ② Processeurs  centraux  (commun  et  adapta*f)  ③ Mécanismes  de  contrôles  moteurs  

Visuel

CAPTEURS MOUVEMENTS

MODULATEURS SORTIES MOTRICES

Mouvts yeux (RVO) Stabilisation Tête Mouvts positionnels (RVC) Contrôle Postural Mouvements positionnels (RVS)

Processeur Commun Central (complexe nucléaire Vestibulaire du tronc)

Contrôleurs Adaptatifs (Cervelet et SNC)

D’après Honrubia

Vestibule

Auditif

Proprioceptif

Gravicepteur

Autres

Intégra*on  Individuelle  centrale  

Labyrinthe  périphérique  

•  3 parties du labyrinthe ①  Cochlée (ant) ②  Vestibule (post) ③  3 Canaux semi-circulaires

⇒ Labyrinthe osseux ⇒ Labyrinthe membraneux

périlymphe (ratio Na+/K+) endolymphe (ratio K+/Na+)

Capteurs ampullaires (1) CSS

•  3 canaux semi-circulaires

Vitesses ANGULAIRES

Capteurs  de  vitesse  0,5  à  7  Hz    Hautes  fréquences  Le  seul  +++++  

Capteurs ampullaires (2) CSS

Pôle basal fixé à l’endoste

Masse inertielle mobile

Cellules ciliées type I et type II

“Spring  like  ac*on”  Vitesse  angulaire  Première  seconde  Retour  état  base  7’’  

Capteurs ampullaires (3) CSS

•  3 canaux semi-circulaires “Push-­‐pull  phenomen”    3  paires  coplannaires    -­‐  CSS  V  post  dt  et  ant  g  -­‐  CSS  V  post  g  et  ant  dt  -­‐  CSS  M  droit  et  gauche      

CSS  Moyens  =  +  ampullopètes  CSS  Ver*caux  =  +  ampullofuges  

Capteurs ampullaires (5) CSS

Push-­‐pull  phenomen  =>  Striola  

SACCULE  =>    Ver-cal  +  AP    -­‐    axe  cranio-­‐caudal  =>  accéléra*on  gravité      -­‐  axe  antéro-­‐postérieur  (Fore  *lt  Pitch)  

UTRICULE  =>  Horizontal  +  AP    -­‐  axe  latéro-­‐médial  (lateral  *lt  roll)    -­‐  axe  antéro-­‐postérieur  (upright  *lt)  

Capteurs otholithiques

ACCELERATIONS  LINEAIRES  

Vascularisation labyrinthe périph

Artère  basilaire  =>  AICA  =>  artère  labyrinthine  =>  art  ves*bulaire  ant  &  art  cochléaire  comm  

Art  chochléaire  commune  =>  art  ves*bulo-­‐cochléaire,  rameau  cocleaire  et  ves*bulaire  postérieure  

Art  Ves-bulo-­‐cochleaire  =  par*e  inf  saccule  +  ampoule  du  CSS  ver*cal  postérieur  

Art  ves-bulaire  antérieure    =  nerf  ves*bulaire  +  utricule  +  ampoules  CSS  ver*cal  ant    et  CSS  moyen    

Nerf vestibulaire •  Chemine  dans  le  canal  audi*f  interne  (por*on  pétreuse  de  l’os  temporal  qui  s’ouvre  dans  la  fosse  postérieure  au  niveau  du  Pont)  

•  Avec  le  nerf  audi*f  VIII,  facial  VII  et  nerf  intermédiaire  et  l’artère  labyrinthine  

•  Composé  –  Fibres  nerveuses  afférentes  régulières  (tonus  +)  :                  =>  reflexe  ves*bulo-­‐occulaire  (90  spikes/sec  et  0,5  sp/degré  et  par  seconde)  

–  Fibres  nerveuses  afférentes  irrégulières  (-­‐  au  repos)  :      =>  important  pour  le  reflexe  ves*bulo-­‐spinal  (coordonne  CSS  et  systéme  otolothique)    

Fondamentaux  (2)  :  intégrateur  central  des  afférences  ves*bulaires    

INTEGRATEUR  PRIMAIRE    Complexe  nucléaire  ves-bulaire  :  

þ  Par*e  inférieure  du  pont    þ  Jonc*on  ponto-­‐bulbaire  þ  Processeur  central  primaire    

4  noyaux  majeurs  1)  Supérieur  =>  VOR  2)  Médial  =>  VOR  &  tête/yeux  3)  Latéral  =>  VSR  4)  Descendant  =  coord  les  nx  et  cervelet  

•  NPH  :  Nucleus  prepositus  hypoglossi  ⇒  Transforme  vitesse  angulaire  tête    en  encodage  de  posi*on  des  yeux  (aneinte  =>  Gaze  nystagmus)  intégrateur  neural    

Vascularisa*on  système  ves*bulaire  

Syndrome  ves*bulaire    peut  survenir  par  occlusion  :    -­‐  Artère  basilaire  (branche  perforante)  -­‐  AICA  -­‐  PICA  -­‐  Artère  labyrinthine  

Keith A. Coffman et al. PNAS 2012;109:E623

Une  grande  par*e  du  vermis  répond  aux  s*mula*ons  du    complexe  des  noyaux  ves*bulaires    Le  cervelet  inhibe  les  noyaux  ves*bul    Flocculus  ajuste  et  adapte  VOR  (Arnold  Chiari)    Nodulus  ajuste  la  durée  de  réponse    du  VOR  et  les  afférences  otholi*ques  (medulloblastome)    Lésions  antéro-­‐supérieure  vermis  ⇒ Ataxie  de  la  marche  et  instabilité  Axiale  (alcool  et  deficit  en  thiamine)                

Afférences et équilibre

NOYAUX VESTIBULAIRES TRONC CEREBRAL

SNC VISION

VEGETATIF

LABYRINTHE POSTERIEUR

PROPRIO

Pr  Chays  

Vertige = inhomogénéité info

SENSATION VERTIGE NYSTAGMUS

NAUSEES

LABYRINTHE POSTERIEUR

DEVIATION INADAPTEES

? Pr  Chays  

Symptômes ressentis

NAUSEES

VERTIGES

NYSTAGMUS DEVIATIONS

Pr  Chays  

Fondamentaux (3) : Mécanismes moteurs

NOYAUX VESTIBULAIRES TRONC CEREBRAL

SNC Vestibulo-corticales

VOIE VESTIBULO- OCULAIRES

VOIES VESTIBULO-VEGETATIVES

VOIE VESTIBULO- CEREBELLEUSES

VOIES VESTIBULO-SPINALES

Pr  Chays  

Intégra*ons  reflexes  

•  Ves*bule  =>  yeux,  tête/cou  et  visuel  –  Reflexes  ves*bulo-­‐occulaires  –  Reflexes  cervicaux-­‐occulaires  –  Reflexes  ves*bulo-­‐colliques  –  (reflexes  visuels)  

•  Ves*bule  =>  postures  axiales  et  Mb  inf  –  Reflexes  ves*bulo-­‐spinaux  –  Reflexes  cervico-­‐colliques  –  Reflexes  cervico-­‐spinaux  –  (reflexes  somato-­‐sensoriels)  

Intégra*ons  centrales  des  afférences  sensorielles  (1)  

Différent  des  reflexes,  mécanismes  plus  adaptables  ou  modifiables  (‘rehabilita*on’  et  MPR    ++++++)    =>  Mécanismes  central  de  stockage  de  vitesse  (exemple)  

–  VOR  =  gain  vitesse  tête/  vitesse  yeux  =1  –  Si  image  visuelle  dérape  sur  ré*ne  >  2°/seconde  =>  image  trouble  –  La  vitesse  angulaire  est  codée  la  première  seconde  puis  retour  de  état  de  base  de  la  cupule  en  7s  (mécanique  de  ressort)  

–  Pb  si  la  tête  reste  en  posi*on  à  vitesse  constante  le  VOR  doit  perdurer  =>  SNC  peut  le  coder  pour  20  secondes  

–  Référen*el  d’informa*on  compare    défilement  image  ré*nienne,  vitesse  tête,  vitesse  yeux,  sensa*on  somato-­‐sensorielle  occulo-­‐motrice  à  des  valeurs  prédites  ou  espérées    

 

Intégra*ons  centrales  des  afférences  sensorielles  (2)  

=>  Es*mateur  central  de  posi*on  +++++  –  Si  une  informa*on  sensorielle  est  absente  (yeux  fermés  ou  capteurs  lésés)  le  reflexe  ne  marche  plus  cependant  il  est  tjrs  nécessaire  d’es*mer  une  posi*on  

– GPS  interne  calculant  vitesse,  accéléra*on  et  posi*on  =>  “filtre  de  Kalman”  en  ingénieurie  

–  Bcp  plus  puissant  qu’un  reflexe  +++++  –  Construc*on  de  modèles  internes  sensi*fs  et  moteurs  ajustés  par  expérience  (=>  rehab  ves*bulaire)  

–  Calcul  de  la  différence  entre  input  sensoriel  et  les  input  prédits  =>  correc*on  du  modéle  interne  

Tâche désirée

Centre    de  contrôle  

Data  base  des    stratégies  dynamiques    corporelles  

Data  base  des    stratégies  dynamiques    sensorielles  

Estimation de orientation

+ -

Signaux afférents Sensoriels prédits

-

+ CONFLIT SENSORIEL

Copie efférente

Réponse    corporelle  

Copie efférente Signaux  sensoriels  

facteurs Environnementaux exogénes

Stabilité actualisée

bruits biologiques

Signaux Afférents actualisés

+

+

Système nerveux central = calcul de orientation

Modèle contemporain du contrôle postural = sélection & adaptation Merfeld et al, 1993

Référence gravitaire Référence de sustentation Référence visuelle

Référence endogène ou représentation interne

facteurs Endogènes

Principe  du  filtre  de  Kalman  Comparateur  entre  calculs  prédits  Et  signaux  actualisés  

Vestibule

ENTREE

MODULATIONS SORTIES

Mouvts yeux

Contrôle postural

Stabilisation de la tête

Inhibition cérébelleuse

Afférence spinale

Afférence visuelle

Afférence réticulaire

D’après Curthoys et Halmagyi

Es*mateur  entre  informa*ons  actualisées  et  le  calcul  des  posi*ons  

prédites  

Afférences corticales

Gain de Kalman = Nx Vestibulaires

LABYRINTHE

VISION

PROPRIOCEPTION

CENTRES

DEPLACEMENT

EQUILIBRE

Difficultés diagnostiques

Hierarchisations basses fréquences

LABYRINTHE

VISION

PROPRIOCEPTION

DEPLACEMENT DEPENDANCE AUX TACHES

EQUILIBRE

Difficultés diagnostiques

Pr  Chays  

Caractéris*ques  des  intégra*ons  centrales  du  système  ves*bulaire  

① Compensa*on  de  la  surcharge  du  système  :  Push  pull  permet  cene  compensa*on  =>  côté  inhibiteur  et  côté  excitateur  (haute  fréquence)  

② Ambiguités  sensorielles  ③ Cas  du  mal  de  transport  ④ Processus  de  répara*on  

Ambiguité  sensorielle  =  Est-­‐ce  qu’un  des  sens  est  absolument  nécessaire  ?  

•  Assis  pendant  qu’une  voiture  adjacente  demarre  

•  Tenir  debout  sur  un  ponton  

•  Approba*on  de  tête  v.s.  se  pencher  en  avant  

Cas  du  mal  de  transport  •  Illustre  comment  le  cerveau  interprète  de  mul*ples  références  sensorielles  simultanément  

•  Ver*ge,  nausée,  vomissement  aprés  un  mouvt  •  =conflit  entre  influx  sensoriels  prédits  et  les  influx  observés  

•  Lire  en  voiture  =>  proprio  +  ves*bule  disent  il  y  a  mvt,  visuel  dit  stabilité  =>  conflit  

•  Nécessite  un  labyrinthe  intact,  processeur  centraux  normaux,  nodule  cerebelleux  +  uvula,  centres  bulbaires