Etude neuro-biomécanique des mécanismes centraux du contrôle de la motricité volontaire saine et altérée : modifications induites par des injections de toxine botulique associées à de la rééducation chez le sujet post-AVC

Neuro-biomechanical study of the central mechanisms of the control of healthy and impaired voluntary motor function : adaptations to botulinum toxin injections combined with rehabilitation in post-stroke subjects

• Auteur / Autrice : Celia Delcamp
• Direction : David Amarantini, David Gasq
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences, comportement et cognition
• Date : Soutenance le 03/07/2023
• 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 : Denis Mottet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Raphaël Gross, Isabelle Loubinoux
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Raphaël Zory, Marie-Helene Boudrias

Mots clés

Mots clés contrôlés

Thérapeutique par l'exercice

Maladies cérébrovasculaires

Toxines botuliques

Activité motrice

Mots clés libres

Co-contractions antagonistes

Cohérence corticomusculaire

Cohérence intermusculaire

Contrôle moteur

Hémiplégie

Antagonist co-contractions

Corticomuscular coherence

Intermuscular coherence

Motor control

Hemiplegia

Résumé

L'accident vasculaire cérébral (AVC) est une lésion de l'encéphale qui entraîne une dérégulation de l'activité corticale lors de la réalisation du mouvement, une altération des mécanismes d'inhibition spinale ainsi que l'apparition de co-contractions exagérées des muscles antagonistes au mouvement. Chez 75% des patients, l'AVC entraîne une altération de la fonction motrice. Pour l'améliorer, des injections de toxine botulique couplées à de la rééducation peuvent être prescrites. Agissant au niveau de la jonction neuromusculaire, la toxine botulique diminue le seuil d'activation musculaire, l'inhibition récurrente et permet de normaliser l'activité corticale. Bien que les effets de l'AVC et de ce traitement sur l'activité corticale, spinale et musculaire aient été explorés de manière isolée, une méthode permet d'étudier ces effets de manière macroscopique, au sein du système neuromusculaire lors du mouvement. Le lien de corrélation oscillatoire entre un signal électroencéphalographique et électromyographique, appelé cohérence corticomusculaire (CMC) renseigne sur l'intensité de la communication centrale-périphérique. D'autre part, le lien entre deux signaux électromyographiques, appelé cohérence intermusculaire (IMC), renseignerait davantage sur l'intensité de la commande centrale commune aux muscles synergistes. Ainsi, les objectifs principaux de cette thèse étaient d'investiguer les effets de (1) l'AVC et (2) d'un traitement associant toxine botulique et rééducation sur la CMC et l'IMC de patients en phase chronique. Pour ce faire, un paradigme expérimental longitudinal composé de trois injections répétées de toxine botulique chez des patients post-AVC en phase chronique, comparés à des sujets sains a été exploité. Une investigation neurophysiologique nous a permis de mettre en évidence davantage de CMC et d'IMC (avec une co-régulation de ces variables) pour les patients post-AVC en phase chronique, comparativement à des sujets sains. Le traitement associant toxine botulique et rééducation a permis une normalisation de la CMC mais n'a pas présenté d'effet sur l'IMC. L'ensemble de nos résultats suggère donc que les patients post-AVC en phase chronique présentent plus de communication centrale-périphérique lors de la réalisation d'un mouvement et que les muscles impliqués seraient pilotés de manière plus globale, nous permettant de parler d'une simplification du contrôle moteur. La communication centrale-périphérique, en particulier, pourrait être impliquée dans la récupération de la fonction motrice suite à un traitement associant toxine botulique et rééducation.

Stroke is a brain injury that leads to a alteration of cortical activity during movement, an alteration of spinal inhibition mechanisms and the appearance of exaggerated co-contractions of antagonist muscle. In 75% of patients, stroke leads to an impairment of motor function. To improve the motor function, injections of botulinum toxins coupled with rehabilitation are usually prescribed. Acting at the neuromuscular junction, botulinum toxin decreases the threshold for muscle activation, recurrent inhibition, and normalises cortical activity. Although the effects of stroke and this treatment on cortical, spinal and muscle activity have been explored separately, a method allows these effects to be studied macroscopically, within the neuromuscular system during movement. The oscillatory correlation link between an electroencephalographic and electromyographic signal, called corticomuscular coherence (CMC), provides information on the magnitude of central-peripheral communication. The link between two electromyographic signals, called intermuscular coherence (IMC), would provide more information on the common central drive. Thus, the main objectives of this thesis were to investigate the effects of (1) stroke and (2) a treatment combining botulinum toxin and rehabilitation on CMC and IMC on chronic patients. For this purpose, a longitudinal experimental paradigm consisting of three repeated injections of botulinum toxin in chronic post-stroke patients compared to healthy subjects was exploited. A neurophysiological investigation allowed us to show increased CMC and IMC in chronic post-stroke patients compared to healthy subjects, with co-regulation of these variables. Treatment with botulinum toxin and rehabilitation normalized CMC but had no effect on IMC. All our results suggest that chronic post-stroke patients have more central-peripheral communication during movement and that the muscles involved are driven in a more global way, allowing us to speak of a simplification of motor control. Central-peripheral communication, in particular, could be involved in the recovery of motor function following a treatment combining botulinum toxin and rehabilitation.