R

1
Récupération motrice après AVC aspect
électrophysiologique

• 3 questions
• comment le SNC réagit-il à la lésion?
• Est ce lié à la récupération?
• Comment favoriser la récupération?
• Techniques chez l'homme
• Imagerie PET, fMRI
• Electrophysiologie TMS

2
Hémiplégie vasculaire

• Lésion du cortex moteur ou du faisceau pyramidal.
• Hémiplégie controlatérale
• Récupération  spontanée  en quelques mois.
• Un patient sur deux garde une incapacité du
  membre supérieur

3
Récupération de la fonction motrice.
Noir fonction nle Gris réduite Blanc
absente Hachure dcd.
Nakayama et al. Arch Phys Med Rehabil. 1994
75394-398 et 852-857.
Heller et al. J Neurol Neurosurg Psychiatry.
1987 50714-9.
4
Cortex moteur et faisceau pyramidal
5
Facteurs de pronostic et mécanismes de la
récupération

• 0- restitution (reperméabilisation, diminution de
  l'œdème)
• 1- Influence des caractéristiques anatomiques de
  la lésion
• 2- Variation de l'excitabilité corticale
• 3- Plasticité des cartes corticales
• 4- Vicariance (Utilisation dune voie qui avait
  auparavant une autre fonction).
• 3a Aires motrices multiples
• 3b Aires motrices ipsilatérales
• 3c Utilisation de systèmes sous corticaux
• 5- Acquisition dautres stratégies motrices.

6
1- Localisation des lésions
Superposition des lésions cérébrales qui
entraînent une hémiplégie

• Seitz et al.
• Arch Neurol. 1998551081-1088.

7
localisation de la lésion et pronostic
Crafton et al. Brain 2003 126 1650-1659 En
haut corrélation chez 21 patients, en bas exemple
chez le sujet indiqué.
Fonction plus altérée si la lésion intéresse la
région de la main.
8
Parallélisme lésion-fonction ?
Bonne récupération
Mauvaise récupération
Thalamic metabolism and cortico-spinal tract
integrity determine motor recovery in stroke.
Binkofski et al. Ann Neurol. 1996 39 460-470.
9
Nb de fibres pyramidales lésées

• Feydy et al. Stroke. 2002 33 1610-7.
• La récupération est fonction du nombre total de
  fibres lésées dans la capsule interne
• (Stim magnétique, dégénérescence Wallerienne)

10
2- Excitabilité de la voie cortico-spinale

• AVC Coté lésé
• Réponse retardée ou absente
• Polyphasique,
• Période de silence variable
• Heald et al. Brain 1993, 116, 1371-1385
• Voir aussi
• Siebner et Rothwell, Exp Br res, 2003, 148 1-16.
  
• Dobkin, Current opinion in neurology,
• 2003, 16, 685-691.

11
Allongement de la durée de la période de silence

• 2 patients avec des MEP subnormaux et une SP
  prolongée.
• Evolution parallèle de la SP et du niveau
  fonctionnel.
• La déficience pourrait être en partie due à une
  hyperactivité de phénomènes inhibiteurs
  intracorticaux.
• Classen et al.Brain. 1997, 120 605-19.

12
Effet à distance diaschisis

• The Monakow concept of diaschisis origins and
  perspectives.
• Finger et al. Arch Neurol, 2004 61283-8.
• Baisse de l'excitabilité dans les zones
  normalement activées par la zone lésée.
• Cortex cérébral controlatéral (via le corps
  calleux)
• Cervelet controlatéral (via les pédoncules
  cérébelleux).

13
3- Plasticité des aires corticales lésion
périphérique

• Aires 3b et SI chez le singe après différentes
  manipulations.
• Plasticity of sensory and motor maps in adult
  mammals. Kaas, 1991, Ann Rev. Neurosci. 14
  37-167.
• Voir aussi Plasticité post-lésionnelle des
  cartes corticales somatosensorielles une revue.
  C. Xerri, CR Acad Sci, 1998, 321 135-151.

14
Plasticité neurobiologique
Cette plasticité a t-elle un effet fonctionnel ?
Cet effet est il bénéfique ou perturbateur ?
Taub et al. Nature Neuroscience reviews, 2002, 3,
228-236.
15
Plasticité corticale due à l'entraînement

• Singe entraîné dans une tâche comportementale
  significative
• - élargissement de la carte du doigt stimulé
• - rétrécissement des champs récepteurs.
• Jenkins et al. J. Neurophysiol. 1990 63 82-104.
  Functional reorganization of primary
  somatosensory cortex in adult owl monkeys after
  behaviorally controlled tactile stimulation.

16
Plasticité dune carte motrice après lésion
périphérique

• Carte de la face chez le rat après lésion du nerf
  facial .
• Sanes JN, Suner S, Lando JF, Donoghue JP.
• Rapid reorganization of adult rat motor cortex
  somatic representation patterns after motor nerve
  injury. Proc Natl Acad Sci USA 198885
  2003-2007.

17
Plasticité de la carte motrice de la main après
lésion corticale

• Nudo RJ, Wise BM, SiFuentes F, Milliken GW.
  Neural substrates for the effects of
  rehabilitative training on motor recovery after
  ischemic infarct. Science 1996272 1791-1794.
• Adapté Nudo et al. Role of adaptive plasticity
  in recovery of function after damage to motor
  cortex. Muscle Nerve. 2001 Aug24(8)1000-19.

18
Rôle des stratégies motrices

• Les singes peuvent utiliser des stratégies
  motrices différentes.
• Friel KM, Nudo RJ. Recovery of motor function
  after focal cortical injury in primates
  compensatory movement patterns used during
  rehabilitative training. Somatosens Mot Res.
  1998

19
4a Vicariance
aires motrices multiples Aire motrice
primaire Aire prémotrice d et v Aire motrice
supplémentaire (SMA) Aires pariétales
20
Relation lésion-fonction

• Fries et al. Brain 1991
• Relation récupération localisation de la lésion.
• Anatomie rétrograde (singe) axones provenant des
  différentes aires motrices dans la capsule interne

SMA, PM, M
21
IRMf recrutement daires corticales

• Feydy et al. Stroke, 2202, 33 1610-1617.
• IRM anatomique Lésions sous corticales (1-10) et
  corticales (11-14), T1 et T2.

Exemple dactivation IRMf.
22
Suivi longitudinal schémas évolutifs

• Feydy et al. 2002
• Différents schémas dévolution vers la
  récupération

A Initial focusing (M1 normal, PAQ.) B
Progressive focusing (M1 normal, POI) C
Persistent recruitment (M1 lesioned HEM)
23
Suivi longitudinal IRMf

• En haut exemple de suivi longitudinal chez un
  patient.
• aires dont lactivité décroît avec la
  récupération.
• aires dont lactivité croit avec la récupération
• En bas moyenne du groupe.
• Ward et al. Brain 2003 126 2476-2496.

24
Plasticité inter-cartes role de laire
prémotrice.
2 singes M1 main coté lésé (C) M1 proximal coté
lésé (D) M1 main coté intact (E) M1 proximal coté
intact (F) PM (d et v) coté lésé (G) PMd coté
lésé (H) PMv coté lésé (I) PM (d et v) coté
intact (J) M1 main coté lésé (K) PM (d et v)
coté lésé (L) M1 main coté intact (M)

• Liu Y, Rouiller EM, Exp Brain Res. 1999 128
  149-59.
• "Our results are consistent with the hypothesis
  that the dorsal premotor cortex of the affected
  hemisphere can reorganize to control basic
  parameters of movement usually assigned to M1
  function. "

25
Plasticité inter-cartes après lésion corticale
Carte de laire prémotrice avant et 1 semaine
après une lésion de laire motrice. Augmentation
de laire de la main.
Augmentation de laire PMv en rapport avec
lextension de la lésion de M1 (chez 5 singes)

• Frost et al. J Neurophysiol 89 3205-3214, 2003
• Reorganization of Remote Cortical Regions After
  Ischemic Brain Injury A Potential Substrate for
  Stroke Recovery

26
Suspension de l'activité de Pmd par la TMS
4 patients lésion subcorticale, épargnant les
fibres issues de PM, bonne récupération La TMS
perturbe l'activité de zones corticales.

• Muscle contralateral FDI, exemples

Moyenne de groupe
Fridman et al. Reorganization of the human
ipsilesional premotor cortex after stroke Brain
(2004), 127, 747-758
27
4b Vicariance Cortex ipsilatéral chez lenfant
Enfant ayant eu une lésion néonatale et une
hémisphérectomie pour épilepsie Benecke et al.
Exp Br Res, 1991, 83 419-426.
28
Plasticité après lésion néonatale chez lanimal
Lésion néonatale (hachures) et HRP injectée
(dots). Innervation en gris-vert surajoutée à
linnervation normale (noir). thalamus
ventrobasal Red Nucleus Pontine Nuclei Lateral
Reticular Nucleus Dorsal column Nuclei .

• Armand et Kably, Tutorials in Motor Behavior II.

29
Discuté chez l'adulte

• La présence de MEP ipsi-latéraux est observée au
  début puis décroît avec la récupération.
• Une activation bilatérale est plutôt signe de
  forte déficience.
• Mais effet perturbant de la TMS sur PMD ipsi sur
  le temps de réaction.
• D'autant plus sensible que l'activation fMRI est
  bilatérale
• Johansen-Berget al. The role of ipsilateral
  premotor cortex in hand movement after stroke.
  Proc Natl Acad Sci U S A. 2002 Oct
  2999(22)14518-23.

(A TMS sur PMd, B TMS sur M1) Trait fin
patients, épais valides
30
4c Rôle du système propriospinal
E-G Group effect.

• La commande motrice est davantage relayée au
  niveau propriospinal chez les patients
  hémiparétiques.
• Mazevet et al. Brain, 2003, 126 988-1000.

31
5- Acquisition dautres stratégies motrices.

• 15 patients
• initial hemiplegia after ischemic stroke
• anatomical lesion including or not M1
• 9 of them were followed-up.
• Functional outcome (Frenchay arm test, BBT, 9HPT)
• Reaching for prehension
• Object cone put on a vertical post.
• 5 trials / object position
• Analysis of function
• Natural, unconstrained task

32
Recording method

• 4 electromagnetic sensors Polhemus
• 30 Hz
• Axes et joint angles calculated (biomechanical
  model Biryukova et al. J. Biomechanics, 2000)

M (x, y , z
f, q , y)
33
Healthy subject
Object (sagittal-far) WP trajectory stick
diagram (13) 3D and horizontal views
Synergy elbow extension- shoulder flexion
34
Analyse cinématique des stratégies de compensation

• Récupération fonctionnelle
• lissage progressif de la trajectoire du PT
• 2 modes de coordination articulaire
• normalisation des synergies
• Compensation
• Rupture de la synergie épaule-coude
• utilisation de la redondance
• Correspondant à deux modes de récupération ?

Roby-Brami et al. 2003a,b, Feydy et al. 2002,
Levin et al. 2002, Michaelsen et al. 2001,2004
35
Hand end trunk kinematics.

• Hand trajectory
• slow, segmented velocity profile
• Impairment
• Trunk
• Increased Trunk involvement

36
Trunk and upper limb coordination
37
Suppression de la compensation

• Coordination temporelle épaule-coude.
• Cible 2, tronc libre (gris) ou bloqué (noir).
• Blocage du tronc ? Amélioration de la
  coordination

Michaelsen et al Stroke, 2001
38
Effet à long terme (3 semaines)
Les patients avec une atteinte sévère tendent à
augmenter les compensations. Lexercice en
limitant lusage du tronc peut augmenter
lextension du coude.
Michaelsen et al. Stroke 2004, Stroke 2006
39
 Constraint therapy  Taub et al. Nature
Neuroscience reviews, 2002, 3, 228-236.
40
Résultats de la "Constraint Therapy"
- Amélioration fonctionnelle - Parallèle à une
modification de lexcitabilité corticale.
Treatment-Induced Cortical Reorganization After
Stroke in Humans Liepert, et al. Stroke.
2000311210.
41
Propositions

• 1 Limiter les compensations pour rééduquer la
  coordination épaule-coude.
• constrain-therapy (Taub) exercices spécifiques.
  
• étude à moyen terme en cours (Michaelsen et
  Levin).
• 2 choix des patients?
• Extension du poignet (Taub)
• Analyse fine de la coordination épaule-coude dans
  les gestes fonctionnels.

42
Tentative de récapitulation