De la station assise à la locomotion : des indices des troubles du contrôle axial à tous les niveaux

4.3.1.1. Déficit du contrôle postural en station assise et difficulté de stabilisation

céphalique : un mauvais support du tronc ?

Chez les enfants atteints de PC, les difficultés à réaliser un ajustement fin des synergies

posturales suite à des perturbations en posture assise (§4.1.1) procèdent d’une probable

altération du développement des mécanismes de contrôle du haut du corps et notamment du tronc dans cette population (Brogren et al., 1998). Cette altération est en fait présente dès la

petite enfance où à l’âge de 12 mois2 on observe un contrôle déficitaire de la posture assise,

avec des oscillations posturales plus importantes par rapport aux enfants DT (Harbourne et al., 2010; Kyvelidou et al., 2010, 2013). Des études incluant ensuite des enfants atteints de PC âgés de 5 à 15 ans font l’état d’oscillations posturales plus importantes chez les enfants atteints de PC. En posture assise non perturbée, Cherng et al. (2009) et da Costa et al. (2019) rapportent des amplitudes et des surfaces de l’ellipse de confiance des déplacements du CdP significativement plus élevées en comparaison avec les enfants DT. Les amplitudes du CdP augmentent lorsque le support est fixé dans une position inclinée vers l’avant ou l’arrière (Cherng et al., 2009) ou lorsque le support réalise des oscillations périodiques sur l’axe antéro-postérieur (Liao et al., 2003). Ces difficultés sont donc dépendantes des conditions de la tâche,

2 Les enfants de cette série d’études étaient nés prématurément et ont été par la suite diagnostiqués comme ayant une paralysie cérébrale.

102 et les auteurs rapportent aussi que les oscillations sont plus importantes sur l’axe médio-latéral par rapport à l’axe antéro-postérieur. De plus, les difficultés à s’adapter à des oscillations sinusoïdales, avec un caractère prévisible, pourrait suggérer que les mécanismes de contrôle proactifs sont moins développés ou moins efficaces chez les enfants atteints de PC.

Concernant l’effet de manipulations expérimentales des entrées sensorielles, da Costa et al. (2019) rapportent un effet similaire de l’absence de vision ou de l’utilisation d’une surface de support compliante chez les enfants atteints de PC et DT. Dans leur étude, la privation de vision ou la perturbation des informations proprioceptives n’avaient pas d’effet sur les variables liées aux déplacements du CdP. Seule la combinaison des deux manipulations (yeux fermés sur un support compliant) avait un effet sur la structure des oscillations posturales. Ces dernières devenaient moins complexes et plus prévisibles pour les deux groupes, ce qui suggérait une moindre capacité à répondre efficacement à des perturbations imprévisibles. Ces troubles du contrôle des oscillations posturales en station assise vont perdurer tout au long du développement et être encore présents à l’âge adulte (Barbado et al., 2018), signe que malgré des interactions avec leur environnement, les enfants atteints de PC n’améliorent pas spontanément leur contrôle postural.

Les enfants atteints de PC ont également des difficultés à contrôler les oscillations de leur tête au cours de la station assise orthostatique. Cela a été démontré par Saavedra et al. (2010), dans une étude où les oscillations de la tête ont été évaluées dans différentes conditions de support. En partant du constat que les enfants atteints de PC avaient des oscillations posturales plus importantes au cours de la station assise (Cherng et al., 2009; Liao et al., 2003) et stabilisaient leur tête en premier lors de perturbations provoquées par des translations soudaines du support (Brogren et al., 1998) ils ont suggéré que les enfants atteints de PC avaient des difficultés à stabiliser leur tête dans l’espace. Ils ont également fait l’hypothèse que cela pourrait être lié à une incapacité du tronc à offrir un support adéquat pour la stabilisation de la tête. Pour tester cette hypothèse, ils ont évalué les oscillations de la tête au cours de la posture assise orthostatique dans trois conditions de support : sans support, avec un support pour le pelvis, auquel un support pour le tronc était ajouté dans la dernière condition (Figure 33).

103

Figure 33. De gauche à droite : condition de support soutenant le pelvis et le tronc, condition de support soutenant le pelvis et condition sans support. D’après Saavedra et al. (2010).

Cette étude, réalisée sur des enfants atteints de PC répartis en deux groupes d’âges (6-9 ans et 10-16 ans) et DT répartis en 3 groupes (4-6, 7-9 et 10-15 ans) ainsi que des adultes, rapporte premièrement que les enfants atteints de PC, à tout âge, présentent des difficultés à stabiliser leur segment céphalique, quelle que soit la condition de support. Les enfants atteints de PC les plus âgés ont des oscillations plus importantes que les plus jeunes DT. De plus, même lorsque la stabilité initiale est augmentée grâce au support du tronc, les enfants atteints de PC conservent des oscillations plus importantes de la tête dans le plan sagittal en comparaison aux DT. Les auteurs suggèrent alors que même si chez les enfants atteints de PC, les déficits neuromusculaires au niveau du tronc empêchent ce dernier d’offrir un support suffisamment stable pour le contrôle de la tête en station assise, les mécanismes posturaux de base pour la stabilité de la tête pourraient également être perturbés.

Les difficultés des enfants atteints de PC à utiliser leur tronc comme référentiel ne se limitent pas à la stabilisation de la tête. Une étude d’Heyrman et ses collaborateurs en 2013 (Heyrman, et al., 2013) a permis de mieux caractériser les déficits du tronc observés chez les

enfants atteints de PC à l’aide du Trunk Control Measurement Scale (TCMS) qu’ils avaient

validé dans une étude précédente (Heyrman et al., 2011). Cette échelle, dont la traduction est

disponible en annexe 1 et décrite au chapitre méthodologique, permet notamment une

évaluation fonctionnelle de différents aspects du tronc : sa capacité à servir de segment support pour les membres supérieurs et inférieurs, son contrôle sélectif, ou encore les réactions d’équilibration qui nécessitent son implication. Leur étude portait sur des enfants atteints de PC

104 hémiplégiques et diplégiques d’une moyenne d’âge de 12 ans, GMFCS I à IV. Premièrement, ils ont montré que plus l’atteinte est importante et plus le contrôle du tronc est impacté, avec un niveau de performance inversement proportionnel au niveau de GMFCS. De plus, les enfants hémiplégiques ont toujours de meilleurs scores que les diplégiques dès lors qu’il leur est demandé de réaliser des mouvements actifs des membres inférieurs depuis la station assise, tout en conservant la stabilité du tronc. Ils mettent aussi en avant des troubles du contrôle sélectif du tronc, avec des difficultés à dissocier les ceintures scapulaire et pelvienne dans le plan transverse. Ce dernier élément est concordant avec l’étude de Liao et al. (2003), où les oscillations posturales des enfants atteints de PC en station assise, sur un support réalisant des rotations sinusoïdales autour de l’axe transversal, étaient particulièrement importantes sur l’axe médio-latéral.

Les études abordées dans cette section, en montrant les difficultés à utiliser le tronc comme référentiel pour la stabilisation de la tête et pour des tâches orientées, suggèrent un déficit du contrôle spécifique de ce dernier. Cependant, la stabilisation propre du contrôle postural des segments axiaux dans une tâche d’équilibration nécessitant spécifiquement l’utilisation de ces derniers pour se stabiliser n’a jamais été évaluée. Cela permettrait pourtant de questionner leur contribution aux troubles de l’équilibre orthostatique observés dans la PC.

4.3.1.2. Le contrôle des segments axiaux est également perturbé au cours de la

marche chez les enfants atteints de PC

Si l’analyse quantifiée de la marche (AQM) est un outil d’aide à la compréhension, au diagnostic et à la décision pour la prise en charge thérapeutique des enfants atteints de PC utilisée depuis une quarantaine d’années (Armand et al., 2016; Gage, 1994), la très grande majorité des études que l’on trouve dans la littérature se concentre sur les déviations et le comportement des membres inférieurs. Bien que les troubles au niveau des membres inférieurs représentent un frein important aux capacités de marche des enfants atteints de PC, il est tout de même surprenant que les segments axiaux n’aient été que très peu analysés, à la vue de leur

importance pour l’organisation et le contrôle de la locomotion (§3.2). Ce n’est que tardivement

qu’un intérêt pour le comportement du haut du corps au cours de la marche des enfants atteints de PC s’est développé dans la littérature scientifique. Par conséquent, l’analyse du comportement axial au cours de la marche des enfants atteints de PC constitue un moyen de compréhension des troubles locomoteurs de cette population et peut apporter un plus pour la prise en charge thérapeutique.

105 En s’intéressant à la cinématique du pelvis, du tronc, et de la tête au cours d’AQM, de nombreux auteurs ont rapporté des déviations de ces segments dans les trois plans de l’espace, que ce soit pour la marche spontanée (Attias et al., 2015; Galli et al., 2012; Heyrman, et al., 2013; Romkes et al., 2007; Swinnen et al., 2016; Wallard et al., 2012), la marche en virages (Bartonek et al., 2019) ou sur terrain irrégulier (Malone et al., 2015). On observe en particulier des amplitudes importantes de la tête, du tronc et du pelvis dans les trois plans de l’espace. Ces amplitudes observées chez des enfants âgés entre 7 et 12 ans sont d’autant plus importantes que le niveau d’atteinte est élevé (hémiplégiques ou diplégiques et niveau de GMFCS) (Attias et al., 2015; Bartonek et al., 2019; Heyrman, Feys, Molenaers, Jaspers, Monari, et al., 2013). Des amplitudes importantes des segments axiaux pendant la marche sont des indicateurs d’une stabilité dynamique perturbée (Ledebt & Bril, 2000; Romkes et al., 2007) et pourraient également refléter la faiblesse musculaire au niveau du tronc (Degelaen et al., 2016). Lors de l’apprentissage de la marche, il y a d’ailleurs une plus grande variabilité d’activation des muscles du tronc chez les enfants atteints de PC en comparaison aux enfants DT (Prosser et al., 2010).

Chez des enfants atteints de PC âgés de 9 ans, dans le plan sagittal, l’amplitude augmentée de flexion-extension du thorax ainsi que le pattern particulier en double bosse en

comparaison aux amplitudes peu importantes chez l’enfant DT (Figure 34, 2^ème ligne, 1^ère

colonne) suggèrent une stabilité antéro-postérieure réduite. Les mouvements du thorax pourraient être une compensation à la double bascule antérieure du pelvis, afin de préserver autant que faire se peut l’équilibre locomoteur. Kiernan et O’Sullivan, (2019) soulignent que ce comportement met en évidence la nécessité pour les enfants atteints de PC de réduire les excursions du CdM et d’éviter un déport trop important des forces de réaction au sol par rapport au genou et à la hanche, afin de ne pas subir des contraintes articulaires trop importantes. Dans le plan frontal, on va également observer une opposition de phase entre les mouvements du

pelvis et du thorax (Figure 34, 1^ère et 2^ème ligne, 2^ème colonne), alors que la tête et le thorax ont

plutôt tendance à fonctionner en bloc (Figure 34, 2^ème et 3^ème ligne, 2^ème colonne). Ce pattern en

bloc se retrouve également dans le plan transverse et tout particulièrement en début d’appui, où le thorax et la tête ne semblent pas exécuter de contre-rotation aux mouvements du pelvis

(Figure 34, 3ème colonne). Une tendance similaire a été retrouvée dans l’étude d’Attias et al.

(2015), pour qui ce comportement, associé aux grandes amplitudes de mouvement en rotation, contribuerait à la coordination de la longueur de pas et soutiendrait la progression vers l’avant. Ces amplitudes pourraient également refléter une stratégie visant à créer un élan plus important,

106 pour compenser la faiblesse musculaire des membres inférieurs qui limite la capacité de propulsion de ces derniers (Degelaen et al., 2016; Molenaers et al., 2006). Enfin, il n’est pas à exclure que les difficultés de dissociation des ceintures scapulaire et pelvienne dans le plan

transverse révélées par le TCMS (Heyrman et al., 2013) contribuent également au

comportement en bloc de ces segments au cours de la locomotion.

Figure 34. Amplitudes de mouvement (°) au cours du cycle de marche du pelvis, du tronc et de la tête, chez des enfants diplégiques spastiques GMFCS I et II (courbes pointillées noires) en comparaison aux enfants DT (courbes pleines grises). D’après Heyrman et al. (2013).

Aux déviations cinématiques et amplitudes de mouvement augmentées s’ajoute donc une coordination intersegmentaire différentiée avec la mise en place de stratégies de contrôle

en bloc. Ces stratégies permettent la réduction du nombre de ddl à contrôler afin de simplifier

107 (§2.2.5). Les déviations du tronc suggèrent une incapacité de ce dernier à remplir normalement son rôle de filtre atténuant les oscillations de hautes fréquences provoquées par les membres inférieurs (Cappozzo, 1983; Kavanagh et al., 2006; Mazzà et al., 2010). Le SNC mettrait en place des stratégies de contrôle permettant de malgré tout préserver la stabilisation de la tête (Heyrman, Feys, Molenaers, Jaspers, Monari, et al., 2013; Wallard et al., 2012). La grande variabilité des déplacements de la tête suggère néanmoins que ces stratégies restent insuffisantes (Heyrman, Feys, Molenaers, Jaspers, Van de Walle, et al., 2013; Holt et al., 1999). Wallard et al. (2012) ont observé une stabilisation de la tête sur le tronc dans le plan frontal et dans le plan sagittal, qui s’ajoute au fonctionnement globalement en bloc dans le plan transverse. Ainsi, la tête fonctionnerait exclusivement en bloc avec le tronc chez les enfants atteints de PC, contrairement aux enfants DT de plus de 7 ans et aux adultes, qui sont capables

d’avoir un contrôle sélectif des ddl de leur segment céphalique, en fonction des caractéristiques

de la tâche locomotrice (Assaiante & Amblard, 1995; Assaiante, 1998). Comme dans la station assise orthostatique, les difficultés à stabiliser la tête, qui entraînent des compensations (les stratégies de contrôle en bloc), ne seraient pas uniquement les conséquences d’une incapacité du tronc à remplir son rôle de support (et de filtre des oscillations pendant la marche), mais seraient aussi liées à des déficits dans les mécanismes centraux du contrôle de la tête (Saavedra et al., 2010).

Beaucoup d’études de la littérature sur la marche des enfants atteints de PC considèrent que les déviations cinématiques du haut du corps sont des conséquences des troubles des membres inférieurs, comme par exemple la faiblesse des abducteurs et des extenseurs de hanche (Krautwurst et al., 2013; Metaxiotis et al., 2000; Perry, 1992). D’autres études proposent également que les déviations des segments axiaux soient des compensations, qui vont par exemple permettre de réduire les contraintes articulaires en diminuant le bras de levier des forces de réaction au sol sur l’articulation de genou (Gage, 2004; Kiernan & O’Sullivan, R., 2019; Romkes et al., 2007). Enfin, l’organisation globalement en bloc du pelvis, du thorax et de la tête au cours de la marche chez les enfants atteints de PC pourrait être une stratégie mise en place par le SNC pour pallier aux troubles de l’équilibre d’une part et aux déficits de propulsion d’autre part (Attias et al., 2015; Heyrman, Feys, Molenaers, Jaspers, Monari, et al., 2013; Wallard et al., 2012). Nonobstant la possibilité que ces deux origines cohabitent et expliquent les plus grandes amplitudes de mouvement et le comportement en bloc des segments axiaux au cours de la marche des enfants atteints de PC, une troisième origine probable serait des troubles primaires du contrôle du tronc (Gage, 2004) mis en évidence via l’utilisation du

108

TCMS (Heyrman et al., 2013). Ces mêmes auteurs ont d’ailleurs démontré des corrélations entre

le score du TCMS, l’amplitude des mouvements du thorax pendant la marche, le Trunk Profile

Score et le Trunk Variable Scores, des outils permettant une évaluation globale de l’altération et de la variabilité des mouvements du tronc au cours de la marche. Ils rapportent également

une absence de lien entre le Trunk Profile Score et le Gait Profile Score (un outil permettant

une évaluation globale des déviations des membres inférieurs au cours de la marche, (Baker et al., 2009)). Cela indique non seulement la présence d’un déficit sous-jacent de contrôle du tronc au cours de la marche, mais également que les déviations cinématiques du tronc ne sont que

peu liées aux déviations cinématiques des membres inférieurs (Heyrman et al., 2014)³. Ce

déficit sous-jacent du contrôle du tronc pourrait contribuer à la moins bonne stabilité observée à la marche des enfants atteints de PC.

4.3.2. Le contrôle des segments axiaux : instabilité et propulsion, un cercle vicieux dangereux pour l’équilibre locomoteur

La notion de contrôle postural est liée à celle de stabilité, qui se définit, dans le cas de l’équilibre orthostatique, par la capacité à maintenir la projection du CdM à l’intérieur de la base d’appui. Il se trouve que, si la projection du CdM est en dehors de la base d’appui pendant 80% d’un cycle de marche, la notion de stabilité locomotrice n’en est pas moins liée à la dynamique du CdM et par voie de conséquence à celle des segments axiaux. En effet, pendant la marche, la stabilité se définit comme la capacité à réaliser un déplacement de l’ensemble du corps en minimisant les oscillations du haut du corps et en résistant aux perturbations externes ou internes (Iosa et al., 2012, 2014). Cela implique d’une part, l’atténuation des accélérations générées par les membres inférieurs qui vont remonter jusqu’au segment céphalique, et d’autre part à minimiser les excursions du CdM et lisser au maximum sa trajectoire. Ces deux impératifs pour la stabilité de la marche sont fortement dépendants du contrôle du tronc. Rappelons premièrement que le tronc est le segment qui contribue le plus à l’atténuation des perturbations en provenances des membres inférieurs, afin de permettre la stabilisation de la tête (Cappozzo, 1983; Kavanagh et al., 2006; Kavanagh et al., 2005; Mazzà et al., 2010). Et secondement, parce qu’il représente la proportion de masse corporelle la plus importante et qu’il occupe une position anatomiquement élevée, même de petites déviations du tronc vont avoir des conséquences importantes sur les trajectoires du CdM (Winter, 1995).

3 Le GPS ne prenant en compte que la cinématique, cela n’exclu pas les liens des déviations des segments axiaux avec les activations musculaires et la cinétique des membres inférieurs.

109 Cette contribution du contrôle du tronc peut être constatée si l’on met en relation les travaux s’étant intéressés à la dynamique du tronc et ceux ayant analysé la dynamique du CdM au cours de la marche chez les enfants atteints de PC en comparaison à celle d’enfants DT. Une étude de Saether et al. (2014) a montré que les enfants et adolescents atteints de PC avaient des accélérations du tronc supérieures aux enfants DT, et ce dans les trois plans de l’espace. Pour les auteurs, ces accélérations sont en partie la conséquence des troubles du contrôle du tronc et pourraient refléter des ajustements posturaux réactifs trop importants (comme lors des perturbations en station assise) en raison d’un contrôle proactif insuffisant. En fait, il a été montré d’une part que le tronc était, au cours de la marche, impliqué dans son propre contrôle anticipé (Tang et al., 1998) et d’autre part que le contrôle anticipé, chez les enfants atteints de PC était déficitaire (Girolami et al., 2010; Tomita et al., 2013). De plus, Bigongiari et al. (2011) ont rapporté des ajustements posturaux anticipés inadéquats au niveau du tronc lors de mouvements de saisie chez des enfants atteints de PC en posture assise.

Les accélérations augmentées du tronc pourraient indiquer une incapacité de ce dernier à atténuer les oscillations du CdM dues à l’activité des membres inférieurs. Cette supposition va tout à fait dans le sens des études sur la dynamique du CdM au cours de la marche des enfants atteints de PC. En effet, on rapporte des différences de déplacement, de vitesse et d’accélération du CdM dans les trois plans de l’espace entre les enfants atteints de PC et DT. En fait, l’ensemble de ces paramètres, à l’exception du déplacement antéro-postérieur, sont supérieurs chez les enfants atteints de PC (Hsue et al., 2009a, 2009b; Iosa et al., 2012, 2013; Massaad et al., 2004). De la même manière que pour les amplitudes de mouvement du pelvis, du thorax et de la tête, les déviations du CdM sont d’autant plus importantes que le niveau d’atteinte de l’enfant est important (Hsue et al., 2009b; Massaad et al., 2004).

Ces déviations seraient la conséquence du couplage entre des troubles posturaux et des