Est-ce que le vestibule amortit les oscillations de la tête dans la marche ?


 

J’ai en souvenir les deux beaux schémas de Berthoz sur les oscillations du corps en partant de la tête lors des mouvements dynamiques de marche et de course…

… mais aussi le graphique montrant que, lors de la marche, les amortissements du bassin à la tête n’étaient pas verticaux comme le commun des médecins mortels l’imagine, mais antéro-postérieurs.

Cette étude a cherché à savoir si l’amortissement de la tête était assuré par le vestibule et/ou par les réflexes du cou. 

La voie anatomique reliant le système vestibulaire aux muscles du cou via le tractus vestibulo-spinal médian (MVST) est bien connue, mais on ne sait pas exactement quelle est l’influence et la modulation des uns et des autres dans les activités de la vie quotidienne.

Sur un tapis roulant motorisé, ils ont acquis les données cinématiques de la tête, du sternum et des deux pieds à l’aide de capteurs inertiels 3D sans fil pour sept volontaires asymptomatiques. 

Trois conditions de tâches randomisées ont été réalisées : 

  1. Marcher sans aucune irritation
  2. Marcher avec une irritation du saccule (cVEMP stimulus of Interacoustics© DN)
  3. Marcher avec une irritation électrique des muscles du cou (TENS). 

Comme je ne sais pas à quoi correspond le cVEMP, vous lirez-çà et m’expliquerez

Le contrôle vestibulaire des muscles du cou

Au cours du cycle de marche, un lacet-roulis est induit, ce qui signifie que la tête oscille continuellement entre une position de l’organe vestibulaire de RALP (antérieur droit/postérieur gauche) à LARP (antérieur gauche/postérieur droit). Les abréviations RALP/LARP décrivent l’alignement positionnel sagittal du canal semi-circulaire postérieur. 

En raison de la position tridimensionnelle inclinée du labyrinthe à l’intérieur de la pyramide pétreuse de l’os temporal, seuls les plans RALP ou LARP fournissent la position optimale pour que le canal semi-circulaire postérieur et le saccule détectent et contrôlent les mouvements de tangage continus. Les résultats suggèrent que les mouvements alternés de la tête RALP et LARP sont précisément contrôlés par des schémas musculaires complexes du cou.

Perturbation vestibulaire distincte de la fonction des muscles du cou

Les auteurs retrouvent une perturbation de la phase de lacet-roulis lors de l’irritation expérimentale du saccule (condition 2) pendant la marche. 

Cela suggère par défaut une influence vestibulaire sur les motoneurones de la moelle cervicale via le tractus vestibulo-spinal médian (MVST).

Des études neurophysiologiques sur des chats décérébrés ont décrit la connexion du MVST aux motoneurones spinaux des muscles obliquus capitis (inférieur et supérieur), rectus capitis posterior, splenius capitis et semispinalis capitis. Des auteurs en ont conclu que ces muscles aident à la stabilisation de la tête et que leurs neurones inhibiteurs sont situés dans la moelle épinière cervicale.

Les conclusions tirées de ces résultats expérimentaux sur les animaux (chats mais aussi singes) ne peuvent être appliquées qu’avec une certaine prudence aux tâches vestibulaires actives de la vie quotidienne (par exemple, la marche sur un tapis roulant). 

Il est supposé que ce type de transmission est utilisé pour l’amortissement des oscillations de la tête pendant la marche et peut être interprété comme une implication du réflexe vestibulo-colique. 

Il semble :

  • Que la vitesse de marche et l’âge puissent influencer la stabilisation de la tête,
  • Qu’une perte significative de la stabilisation de la tête a été démontrée chez des patients présentant un dysfonctionnement vestibulaire unilatéral et bilatéral.
Ce n’est pas que le vestibule

Le contrôle des muscles du cou n’est pas uniquement basé sur les signaux vestibulaires. Le terme fréquemment utilisé de « contrôle sensori-moteur » est principalement dû aux influences spinales mutuelles des voies visuelles et vestibulaires. 

D’autres influences peuvent se faire : le système postural peut réaliser des copies d’efficacité centrale et des modèles de mouvements spinaux autonomes.

Le TENS appliqué au cou perturbe la marche. Pourquoi ?

Dans la condition 3, il y aussi une perturbation du mouvement de lacet. Le TENS permet de modifier l’excitabilité des nocicepteurs périphériques afin de réduire l’entrée afférente au système nerveux central, mais une stimulation à basse fréquence (30 Hz) n’entraine pas d’altération motrice. Les auteurs avancent que la perturbation du mouvement de lacet pourrait être le résultat d’une perturbation des propriocepteurs. 

La vibration musculaire est un trouble proprioceptif artificiel connu : vibrer expérimentalement le SCM induit une déviation controlatérale de la démarche.

Il existe de bonnes preuves que la proprioception des muscles du cou constitue la branche afférente du réflexe cervico-colique (RCC). Le RCC est compris comme un réflexe d’étirement qui recrute d’autres groupes de muscles du cou pendant l’étirement cervical (co-contraction). Il est en étroite coordination avec le RVC. Les deux réflexes sont responsables de la stabilisation de la tête.

Les muscles du cou sont connus pour leur richesse en fuseaux musculaires. 

Les afférences des fuseaux se projettent non seulement vers les pools de neurones moteurs et d’interneurones dans la corne ventrale de la moelle épinière cervicale, mais aussi, directement et indirectement, via le noyau cervical central, vers les noyaux vestibulaires. L’intégration des afférences labyrinthiques et des afférences des muscles du cou dans les neurones vestibulo-spinaux a été largement documentée. 

Ces connexions soutiennent l’hypothèse selon laquelle la boucle de rétroaction proprioceptive du RVC peut modifier de manière adaptative la coordination de la tête.

Biomécaniquement 

Une position horizontale statique de la tête lors de la marche est nécessaire au fonctionnement optimal de tous nos organes sensoriels, la vue notamment.

Les auteurs ont fixé une unité tête-cou d’un spécimen de cadavre humain dans un cadre en acier afin de déterminer le couple de tangage requis pour une position horizontale de la tête. La valeur moyenne du couple de tangage était de 0,54 Nm. Sans une activité constante de la musculature du cou, chez le vivant, la tête tombe sur la poitrine au repos (par exemple, un étudiant qui s’endort en cours le vendredi matin).

Lors de la marche, le mouvement de tangage de la tête induit le moment le plus instable et le plus critique. Pour amortir le mouvement de bascule de la tête, les muscles spinaux cervico-thoraciques travaillent en excentrique. Un couple total de 26,07 Nm est disponible pour amortir l’oscillation de tangage en flexion, ce qui est très confortable, même si les couples de roulis et de lacet, relativement plus faibles accentuent la difficulté d’amortissement des oscillations de tangage. 


Références bibliographiques 

Matthias Hölzl, Winfried Neuhuber, Olaf Ueberschär et al. Multimodal control of neck muscles for vestibular mediated head oscillation damping during walking: a pilot study. Eur Arch Otorhinolaryngol. 2021 Oct,278(10):3801-3811. doi: 10.1007/s00405-020-06488-5.

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