Rôle du tronc chez les mammifères au cours de la locomotion : approche électrophysiologique et cinématique

Contribution of trunk movements to mammalian locomotion : an electrophysiological and kinematic study

• Auteur / Autrice : Mélanie Falgairolle
• Direction : Jean-René Cazalets
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Psychologie. Sciences cognitives
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Bordeaux 2
• Jury : Président / Présidente : Pierre-Alain Joseph
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-René Cazalets, Pierre-Alain Joseph, Jean-Marie Cabelguen, Jean-Marie Cabelguen, François Clarac, Didier Orsal

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tronc (anatomie)

Locomotion humaine

Rats

Locomotion

Mammifères

Résumé

La locomotion résulte de phénomènes posturaux complexes qui nécessitent le fonctionnement intégré des membres antérieurs, postérieurs et du tronc. Le maintien d’un équilibre dynamique durant la propulsion vers l’avant ne peut être réalisé que parce qu’il existe des processus internes de coordination entrez les réseaux nerveux qui commandent la contraction rythmique de ces différents niveaux. Alors que la grande majorité des études sur la locomotion porte sur le fonctionnement des membres postérieurs, notre intérêt s’est focalisé sur le rôle du tronc et l’organisation des réseaux neuronaux spinaux sous-tendant son activité en coordination avec les membres. Trois approches différentes ont été réalisées : (1) cinématique permettant de visualiser dans l’espace les mouvements du rat de sa naissance à l’âge du sevrage ; (2) électrophysiologique sur préparation de moelle épinière isolée in vitro centrée sur les réseaux spinaux responsables de l’activité motrice chez le rat nouveau-né ; (3) électromyographique pour déterminer le patron d’activation des muscles axiaux chez l’homme. Nos résultats montrent qu’au cours du déplacement, le tronc se courbe rythmiquement chez le rat et l’homme. Chez le rat, le développement modifie la sortie motrice en amplitude et en vitesse d’exécution principalement. La courbe du tronc serait due à la propagation séquentielle de l’onde motrice le long de la moelle épinière. Nos données suggèrent également que les réseaux responsables de la propagation métachronale des patrons moteurs au cours de la locomotion correspondent à ceux observés chez les invertébrés ou vertébrés inférieurs et seraient donc conservés à travers l’évolution.

Locomotion involves complex synergistic postural regulation requiring the integrated functioning of all the body musculature, including hind- and forelimb, trunk and neck muscles. Dynamic equilibrium during forward locomotion is preserved by internal process of coordination between neuronal that drive rhythmic contraction of this muscles. Although numerous studies have focused on understanding how the CNS controls hindlimb movements, very few studies has been devotes to understanding the functioning of neural networks that activate trunk muscles in coordination with limb movements. To answer approach these question three main approaches have been used. (1) a kinematic approach allowing to visualize from birth to weaning day, the rat movements in a 3-D environment ; (2) an electrophysiological approach on an in vitro isolated spinal cord preparation based on spinal neuronal networks responsible for motor activity in the newborn rat ; (3) an electromyographic approach to determine the pattern of activity of axial movements in human. Our results show that there is a rhythmic sequential change in trunk curvature during the step cycle. In rats, development modifies the amplitude an velocity of the motor output. The trunk bending could be related to the sequential propagation of the motor wave along the spinal cord. Our data suggest that the networks responsible for metachronal propagation of motor patterns during locomotion may correspond to those observed in vertebrates or lower vertebrates, and thus are highly conserved.