Spécificités des interactions corticomusculaires en conditions anisométriques : influence de mécanismes de régulation spinale

Corticomuscular interactions specifies during anisometric contractions : influence of spinal inhibitory mechanisms

• Auteur / Autrice : Dorian Glories
• Direction : Julien Duclay
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Staps
• Date : Soutenance le 06/04/2023
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Comportement, Langage, Éducation, Socialisation, Cognition (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Toulouse NeuroImaging Center (2016-....)
• Jury : Président / Présidente : Isabelle Loubinoux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Julien Duclay, Fabien Dal Maso
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stéphane Perrey, Alain Martin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Moelle épinière

Muscles -- Contraction

Mots clés libres

Excentrique

Analyse temps-fréquence

Inhibition spinale

Commande motrice

Électro-encéphalographie

Electroencephalography

Motor control

Time-frequency analysis

Spinal inhibition

Lenghtening contraction

Résumé

L'étude de la commande motrice volontaire a depuis longtemps révélé la spécificité des stratégies neurales des différents modes de contraction. Plus précisément, la contraction excentrique, associée à un allongement des fibres musculaires, fait appel à un pilotage unique de la commande nerveuse caractérisé par une inhibition du signal issue de la moelle épinière. Cependant, l'exploration de ce phénomène a jusqu'à maintenant principalement ciblé de manière isolée chacune des structures composant le système neuromusculaire, permettant difficilement d'obtenir un regard holistique sur le fonctionnement du système nerveux au cours de la contraction volontaire excentrique. Afin de répondre à cette problématique, l'analyse des interactions électrophysiologiques oscillatoires entre le cerveau et le muscle, appelée cohérence corticomusculaire (CMC), constitue un outil adapté à l'investigation de la communication au sein de l'ensemble du système nerveux. Les principaux objectifs de ce travail de thèse ont donc été i) d'étudier les spécificités de pilotage neural de la contraction excentrique par le biais des modulations de la CMC, ii) de contribuer au développement de cet outil émergent en déterminant l'influence de l'inhibition spinale sur les interactions corticomusculaires grâce à la comparaison des modes de contraction, et iii) d'approfondir la compréhension de ces savoirs en explorant les éventuelles adaptations de ces paramètres à la suite d'un entrainement en force supra maximal. Nos résultats révèlent une modulation des interactions corticomusculaires reflétées par la CMC en condition excentrique, confirmant la spécificité de ce mode de contraction en lui associant une altération fréquentielle de la commande motrice. En mettant en évidence la variation conjointe de la CMC et de l'inhibition spinale entre les modes de contraction, nos résultats indiquent également une contribution de la moelle épinière à la régulation de la CMC. Enfin, nos résultats mettent en lumière un caractère plastique de la CMC à la suite d'un entrainement en force, ici associé à une levée des inhibitions d'origine spinale. Outre la caractérisation de la spécificité de la contraction excentrique par le prisme de la CMC, ce travail de thèse souligne l'influence essentielle de la moelle épinière dans la régulation des interactions corticomusculaires. Il met également en lumière la majoration de cette influence au cours de contractions excentriques, en comparaison de contractions isométriques ou concentriques. Enfin, à notre connaissance, ce travail est le premier à rendre compte par une étude longitudinale au long terme d'une adaptation de la CMC, potentiellement d'origine spinale, à la suite d'un entrainement.

During a voluntary contraction, specific neural strategies have since long been described, depending on the contraction type. More precisely, the voluntary contraction during the muscle fibres lengthening has been associated with a unique neural drive, characterized by higher spinal cord inhibition of the signal. However, the study of this phenomenon has been hitherto mostly restricted to the investigation of each neuromuscular system structures individually. Thus, holistic consideration of the voluntary neural drive during lengthening contractions could hardly be attained. To that purpose, the analysis of electrophysiological oscillatory interactions between the brain and the contracting muscle, called corticomuscular coherence (CMC), is a suitable tool to investigate communication in the whole nervous system. This thesis main objectives were to i) study the lengthening contractions specific neural drive through CMC modulations, ii) contribute to this rising tool development by investigating the spinal inhibition influence on corticomuscular interactions through contraction types comparison, and iii) explore these parameters eventual adaptations to supra maximal strength training. Our results show CMC modulation during lengthening contractions, corroborating this contraction type uniqueness, associating it with a frequency alteration of the neural drive. CMC and spinal inhibition concurrent variation depending on the contraction type highlight a spinal contribution to CMC regulation. Finally, our results show CMC plasticity to strength training associated with spinal inhibition decrease. In addition to the characterization of lengthening contractions specificity using CMC, this work underlines the essential influence of the spinal cord on the regulation of corticomuscular interactions. Furthermore, this spinal influence is specifically enhanced during lengthening contractions, compared to isometric and shortening ones. Finally, this work shows CMC adaptations to training, potentially induced by spinal mechanisms, for the first time in a longitudinal study.