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L'ORDRE DE RECRUTEMENT DANS LES MOUVEMENTS VOLONTAIRES EN RAMPE

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CHEZ L'HOMME . Pour des raisons de stabilité d'enregistrement et de

standardisation des résultats, la contraction volontaire qui a été la

plus étudiée chez l'homme est la contraction isométrique en rampe : les

articulations sont fixées de telle sorte que la contraction du muscle

développe une tension sans déplacement de segment de membre, et le sujet

augmente linéairement au cours du temps la force développée par son

muscle . Le temps le plus souvent prescrit pour atteindre le sommet de la

rampe varie entre 5 et 10 secondes. Dans ce type de mouvement, l'ordre

de recrutement des unités motrices reste le même au cours de l'exécution

de rampes identiques successives. Le seuil d'apparition d'une unité dans

un mouvement lent est reproductible d'un essai à l'autre^ (TANJI et

KATO, 1973 a).

La question se pose dans ces conditions de savoir si, chez l'homme,

au cours du mouvement volontaire les petites unités sont recrutées avant

les plus grandes ? Il était connu par les nombreux travaux d'électromyo-

graphie réalisés depuis la description initiale de l'aiguille concentrique

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.

à apparaître au cours d'une contraction progressivement croissante

avant les potentiels de plus grande amplitude (SMITH, 1934; BUCHTHAL

PINELLI et ROSENFALCK, 1954). Cette apparition précoce de petits potentiels

avait été attribuée au fait que les unités motrices qui sont loin de

l'électrode d'enregistrement sont nécessairement plus nombreuses que celles

qui sont près d'elle (SMITH, 1934; GILSON et MILLS, 1941). Sur cette base

on a cru que statistiquement les petits potentiels de la grande population

d'unités distantes sont nécessairement observés plus tôt que les grands

potentiels de la petite population d'unités proches. Suivant cette concep­

tion, on doit s'attendre à voir les petits potentiels prédominer à toutes

les étapes du recrutement. Néanmoins, OLSON,CARPENTER et HENNEMAN (1968)

ont montré que l'amplitude des potentiels électromyographiques ne dépend

pas seulement de la distance entre les électrodes d'enregistrement et les

éléments actifs; elle est également déterminée, en grande partie, par le

nombre de fibres musculaires de chaque unité motrice et par le diamètre

des fibres musculaires constitutives (OLSON, CARPENTER et HENNEMAN, 1968).

La corrélation entre le seuil d'activation et l'amplitude des potentiels

d'unités motrices varie cependant en fonction des auteurs (OLSON, CARPENTER

et HENNEMAN, 1968; TANJI et KATO, 1973 a). Elle est d'autant meilleure

»

que la sélectivité des électrodes utilisées est moindre.

Plus récemment, la question du recrutement des unités motrices

en fonction de leurs propriétés contractiles dans le mouvement volontaire

lent vient de recevoir une réponse définitive grâce aux travaux de STEIN,

FRENCH, MANNARD et YEMM (1972) et de MILNER-BROWN, STEIN et YEMM 0973 a et

b) . Ces chercheurs ont mis au point une technique qui permet d'étudier

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.

dont on a par ailleurs déterminé le seuil d'apparition dans une contrac­

tion en rampe. La secousse mécanique d'une unité donnée est dégagée de

la force globale développée par un muscle en moyennant cette dernière et

en déclenchant le balayage du moyenneur par les potentiels d'action de

l'unité choisie. La force globale développée par le muscle résulte de

l'intégration des secousses des différentes unités motrices mises en jeu

pendant la contraction. Il en résulte que la secousse d'une unité

déterminée est noyée dans l'ensemble. Mais, si on moyenne la force globale

en déclenchant les balayages du moyenneur par les potentiels d'action d'une

unité déterminée, le moyennage dégage la tension produite par l'unité

motrice étudiée de celles produites par toutes les autres unités motrices

qui puisent indépendamment de l'unité que l'on veut isoler.

Il a ainsi été établi, au niveau du premier interosseux dorsal,

que les unités qui sont recrutées par les contractions les plus faibles

développent des tensions de l'ordre de 0.1 à 0.5 g tandis que les unités

recrutées à des niveaux de contraction plus élevés développent des forces

de l'ordre de 10 g. Les unités motrices sont recrutées lors de la contraction

volontaire en rampe approximativement dans l'ordre des forces contractiles

qu'elles génèrent. Il existe une corrélation positive très significative

( r = 0.80) entre le seuil d'activation des unités et l'amplitude de leurs

secousses mécaniques (MILNER-BROWN, STEIN et YEMM, 1973 b). De plus, les

unités petites à seuils bas ont tendance à être plus lentes que les unités

plus grandes à seuils plus élevés.

Si, chez l'homme, le motoneurone n'est pas directement accessible,

I

vitesse de conduction de son axone. Celle-ci peut être mesurée par la

stimulation du nerf en deux points de son trajet et par l'enregistrement

dans ces conditions d'un potentiel d'unité motrice isolée. Un tel

enregistrement n'est possible que depuis la mise au point d'électrodes

extrêmement sélectives, en tungstène,vernies sauf à la pointe (résistance

de 1 à 5 Ma à 180 Hz) (HAGBARTH et VALLBO, 1968; FREUND, BUDIN6EN

et DIETZ, 1975). Une étude systématique a établi chez l'homme la

corrélation étroite qui existe entre la taille du motoneurone, mesurée

par la vitesse de conduction de son axone, et son seuil d'activation dans

une contraction volontaire en rampe FREUND, BUDINGEN et DIETZ, 1975).

Lors de contractions volontaires , chez l'homme, les unités

motrices sont recrutées non seulement suivant l'ordre croissant des

forces qu'elles développent (MILNER-BROWN, STEIN et YEMM, 1973 b), mais

aussi dans l'ordre décroissant de leurs fatigabilités(STEPHENS et USHERWOOD,

1976). La secousse mécanique d'une unité ayant été mesurée suivant la

technique de STEIN décrite ci-dessus, on demande au sujet de faire puiser

cette unité de manière stable pendant 5 minutes; à la fin de cette con­

traction soutenue, la circulation dans le muscle est interrompue afin de

prévenir la récupération de l'unité motrice après son effort. La secousse

mécanique de l'unité soumise à l'exercice est immédiatement mesurée et

la circulation est rétablie. Dans les unités fatigables , la secousse

mécanique mesurée après exercice est réduite par rapport à son contrôle;

elle demeure identique dans les unités non fatigables ; les petites unités

à seuils bas sont très résistantes à la fatigue; les grandes unités

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.

En conclusion ces travaux établissent la réalité d'application

chez l'homme du "principe de grandeur" introduit par HENNEMAN sur la

base d'expérimentation chez le chat décérébré. Lors d'un mouvement volon­

taire en rampe, les petites unités motrices, lentes, résitantes à la fatigue,

sont activées avant les grandes unités motrices, plus rapides, sensibles

à la fatigue.

2. LES TYPES D'UNITES MOTRICES CHEZ L'HOMME . Nous possédons actuelle­

ment plusieurs méthodes qui permettent de mesurer le temps de contraction

d'unités motrices isolées chez l'homme. La microstimulation intramusculaire

permet d'activer des unités motrices isolées. La secousse de ces dernières

peut être suivie à l'aide d'un jauge de contrainte très sensible, montée

sur une aiguille dont la pointe est insérée dans le tendon du muscle (BUCHTHAL

et SCHMALBRUCH, 1970) ou le moyennage de la force enregistrée avec un

transducteur usuel (TAYLOR et STEPHENS, 1976). Comme nous l'avons vu

plus haut, les secousses mécaniques d'unités isolées peuvent aussi être

dégagées pendant la contraction volontaire dans le premier interosseux dorsal

(MILNER-BROWN, STEIN et YEMM, 1973 a et b). La distribution des temps de

contraction dans les différents muscles étudiés est unimodale. Les muscles

biceps et jambier antérieur (BUCHTHAL et SCHMALBRUCH, 1970) ont des unités

motrices avec des temps de contraction inférieurs à 60 msec (unités rapides)

et d'autres avec des temps de contraction supérieurs à 60 msec (unités lentes)

Pratiquement, toutes les unités des jumeaux interne et externe et du soléaire

ont un temps de contraction plus long que 60 msec.

Les muscles humains sont constitués, eux aussi, de fibres musculaires

de types différents correspondant aux types A, B et C ou I et II décrits

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.

Chez l'animal, les différents types histochimiques ont été mis

en relation avec des propriétés physiologiques telles que la vitesse de

contraction des unités motrices. Chez l'homme, une tentative indirecte

a été faite dans ce sens. Elle a consisté à comparer les proportions

d'unités lentes et rapides aux proportions de fibres A, B ou C révélées

par 1'histochimie dans les mêmes muscles(BUCHTHAL et SCHMALBRUCH, 1970).

Les trois muscles composant le triceps sural humain sont constitués de

90 % de fibres riches en mitochondries (type C) ; on ne trouve par ailleurs

dans ces muscles que des unités motrices lentes. Dans le biceps brachial

un quart des fibres sont du type C; 30 % environ des unités ont un temps

de contraction plus long que 60 msec. Le triceps brachial dont toutes

les unités ont un temps de contraction inférieur à 60 msec n'est pratique­

ment composé que de fibres A et B.

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