Effet des vibrations tendineuses induisant une illusion de mouvement sur l'activité des régions cérébrales sensorimotrices au cours du vieillissement et à la phase aigüe d'un AVC

Effect of vibration-induced illusion of movement on the activity of cerebral sensorimotor areas with aging and in the acute phase of stroke

• Auteur / Autrice : Brieuc Leger
• Direction : Stéphane Perrey
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences du Mouvement Humain - MPL
• Date : Inscription en doctorat le 01/04/2023
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du mouvement humain
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : EuroMov Digital Health in Motion

Mots clés

Mots clés libres

Vibration

Illusion de mouvement

Contrôle neurologique

Vieillissement

Avc

FNIRS

Vibration

Illusion of movement

Neurological Control

Aging

Stroke

FNIRS

Résumé

Les informations internes à notre corps sont primordiales. Elles permettent de nous situer dans l'espace et d'adapter nos mouvements à la situation. Ces sensations kinesthésiques sont produites par le système proprioceptif, au sein duquel l'étirement du fuseau neuromusculaire joue un rôle majeur. Seulement, le fonctionnement du système proprioceptif s'altère au cours du vieillissement, mais ces changements sont aujourd'hui mal caractérisés. De plus, l'augmentation de la population âgée amène à une élévation de la prévalence de certaines pathologies tel que l'accident vasculaire cérébral (AVC). En conséquence, les personnes avec AVC peuvent être atteintes de parésie voire de plégie, altérant fortement leur capacité à produire des mouvements et impactant leur qualité de vie au quotidien. Cependant, dans ce cadre, l'altération du fonctionnement du système proprioceptif est méconnue. De plus, du fait de l'altération du flux d'informations vers les aires cérébrales sensorimotrices par l'immobilisation d'un membre, une plasticité inadaptée peut se mettre en place ; pouvant aboutir à une perte fonctionnelle motrice permanente. Dans le cadre de l'évaluation du fonctionnement du système proprioceptif et du rétablissement du flux d'informations sensorielles vers les aires cérébrales sensorimotrices, la vibration tendineuse induisant une illusion de mouvement (VTIM) paraît particulièrement adaptée. En effet, elle permet de stimuler presque exclusivement le fuseau neuromusculaire, envoyant un signal afférent sensoriel vers les aires sensorimotrices et frontopariétales. De plus, pour investiguer les corrélats corticaux de la VTIM, la spectroscopie dans le proche infrarouge fonctionnelle (fNIRS) est une méthode de choix car portable, non-invasive et silencieuse. Ce projet de thèse avait pour but d'étudier les effets du vieillissement physiologique et de l'AVC à la phase aiguë sur le fonctionnement du système proprioceptif et les corrélats corticaux impliqués dans la perception du mouvement. Il s'est décliné en deux objectifs : (1) évaluer l'effet du vieillissement physiologique et de l'AVC à la phase aigüe sur la VTIM, (2) et caractériser l'effet du vieillissement physiologique et de l'AVC à la phase aigüe sur l'activité des régions cérébrales impliquées dans le traitement sensorimoteur et l'intégration sensorielle. Pour ce faire, des personnes saines jeunes et âgées, ainsi que des personnes ayant eu un AVC dans le réseau cérébral sensorimoteur (< 14 jours) ont été soumis à des vibrations du tendon distal du triceps brachial. L'illusion de mouvement était mesurée à l'aide de l'échelle SKIP (Standardized Kinesthetic Illusion Procedure), et l'activité hémodynamique cérébrale était mesurée à l'aide de la fNIRS. Les résultats de cette thèse ont mis en avant que (1) le ressenti de la VTIM est plus faible avec le vieillissement, et est d'autant plus réduit à la phase aigüe de l'AVC. De plus, au sein de la population de personnes ayant eu un AVC, l'illusion était corrélée avec l'âge indépendamment des scores cliniques. En outre, il a été mis en avant que (2) le vieillissement engendre des réponses cérébrales bilatérales et plus étendues lors de la VTIM, et que l'AVC à la phase aigüe engendre une abolition de ces réponses. Malgré tout, l'efficacité neuronale des personnes ayant eu un AVC était comparable à celle des personnes âgées. Pour conclure, ce projet de thèse a mis en avant le rôle majeur du vieillissement physiologique dans l'altération du fonctionnement du système proprioceptif, cette altération étant exacerbée à la phase aigüe de l'AVC. Enfin, ces résultats suggèrent la mise en place de mécanismes compensatoires avec le vieillissement, et la préservation de ceux-ci après AVC. A l'avenir, ce projet suggère que des sessions répétées de VTIM pourraient permettre de limiter le déclin proprioceptif au cours du vieillissement et laissent supposer des implications potentielles pour la mise en place de la rééducation à la phase aigüe de l'AVC.

The information generated within our bodies is essential. It allows us to orient ourselves in space and adapt our movements to the situation. These kinesthetic sensations are produced by the proprioceptive system, in which the stretching of the muscle spindle plays a major role. However, the functioning of the proprioceptive system changes as we age, though these changes are currently poorly understood. Furthermore, the rise of the older population is leading to an increase in the prevalence of certain conditions, such as stroke. As a result, people who have had a stroke may experience paresis or even plegia, which significantly impairs their ability to move and impacts their daily quality of life. However, in this context, the impairment of the proprioceptive system's functioning is poorly understood. Furthermore, due to the disruption of information flow to the cerebral sensorimotor areas caused by limb immobilization, maladaptive plasticity may develop, potentially leading to permanent motor dysfunction. In the context of assessing the functioning of the proprioceptive system and restoring the flow of sensory information to the cerebral sensorimotor areas, vibration-induced illusion of movement (VIM) appears particularly well-suited. Indeed, it stimulates almost exclusively the muscle spindle, sending an afferent sensory signal to the sensorimotor and frontoparietal areas. Furthermore, to investigate the cortical correlates of VIM, functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) is the method of choice because it is portable, non-invasive, and silent. The aim of this thesis project was to study the effects of physiological aging and acute stroke on the functioning of the proprioceptive system and the cortical correlates involved in movement perception. It was divided into two objectives: (1) to evaluate the effect of physiological aging and acute stroke on VIM, and (2) to characterize the effect of physiological aging and acute stroke on the activity of cerebral regions involved in sensorimotor processing and sensory integration. To this end, healthy young and older adults, as well as individuals who have had a stroke in the sensorimotor network (< 14 days), were subjected to vibrations of the distal tendon of the triceps brachii. The illusion of movement was measured using the SKIP (Standardized Kinesthetic Illusion Procedure) scale, and cerebral hemodynamic activity was measured using fNIRS. The results of this thesis highlighted that (1) the perception of VIM decreases with aging and is even more reduced during the acute phase of stroke. Furthermore, among the population of individuals with acute stroke, the illusion was correlated with age regardless of clinical scores. Furthermore, it was shown that (2) aging leads to bilateral and more extensive brain responses during the VIM, and that acute stroke results in the abolition of these responses. Nevertheless, the neural efficiency of individuals with acute stroke was comparable to that of older adults. In conclusion, this thesis project highlighted the major role of physiological aging in the impairment of proprioceptive system function, an impairment exacerbated during the acute phase of stroke. Finally, these results suggest the development of compensatory mechanisms with aging and the preservation of these mechanisms after stroke. Looking ahead, this study suggests that repeated sessions of VIM may help limit proprioceptive decline during aging and may imply potential applications for early rehabilitation after stroke.