PHYSIOLOGIE DE LA POSTURE
| POSTUROLOGIE |
Jacques Lemoine Eric Deléchelle Régis Fournier
Professeur Maître de Conférences Doctorant
http://www.univ-paris12.fr/www/labos/
Introduction
Depuis plus d'un siècle, l'homme s'interroge sur le maintien, le contrôle, le réajustement de sa posture debout. Sans doute parce que la régulation posturale est l'une des dernière acquisition fonctionnelle de notre propre espèce. Les premiers mammifères terrestres étaient des quadrupèdes.
Une grande caractéristique de la fonction de régulation posturale est qu'elle résulte d'une architecture complexe dépendante d'informations de provenances diverses. La régulation posturale n'est pas localisée dans un " organe " spécifique. Cet aspect " éclaté " de la fonction de régulation posturale entraîne un certain nombre de fragilité. Tout d'abords dans son apprentissage, en effet ne perdons pas de vue qu'à notre naissance notre système posturale est immature, et qu'il nous faut l'exercer ! Nous comprenons alors les difficultés rencontrées par l'enfant durant sa phase de développement. Ensuite, dans son fonctionnement : le moindre dysfonctionnement d'un élément intervenant dans la régulation posturale et c'est la chute ! Il est clair que le diagnostic clinique est quant à lui difficile à mettre en place, étant donné encore une fois le nombre de paramètres à prendre en compte dû aux diverses entrées et autres noyaux intervenant dans ce système régulé.
Fonctionnement du système postural
Le système tonique postural permet l'équilibre de l'homme dans l'espace aussi bien en position immobile (stable ou instable) qu'en mouvement. Il est le garant d'une posture idéale du corps quelque soit l'environnement. Les divers travaux réalisés depuisplus d'un siècle convergent tous en ce sens : nous pouvons considérer le système tonique postural comme un ensemble complexe et structuré possédant de multiples entrées qui engendrent des fonctions complémentaires.
Maintenir une station érigée est en soi un véritable exploit ! Fort de lutter contre la gravité, le système tonique postural doit également s'opposer aux forces extérieures, afin de, non seulement nous situer dans notre environnement, mais aussi de nous équilibrer, que l'on soit immobile ou en mouvement. Il contribue d'autre part au bon déroulement d'une action en qualité de contre-appui. Omniprésent lors du mouvement, il permet de le stabiliser. L'organisme utilise plusieurs sources d'informations pour réaliser un tel contrôle. On peut distinguer les extérocepteurs et les propriocepteurs, intégrés tous deux part les centres supérieurs. Il dispose également d'un appareil d'exécution qui peut être sollicité en permanence.
A l'heure actuelle, aucun système asservi ne peut prétendre à une telle richesse, tant dans la diversités des capteurs disponibles, que dans l'efficacité et la précision de la réponse adaptée.
Les capteurs du système postural
Le système tonique postural se fie à deux types d'entrées. Les entrées à l'écoute des informations extérieures (extérocepteurs) et celles relatives à des informations internes (propriocepteurs). Les informations sont transmises au niveau des centres supérieurs afin que la régulation posturale soit bouclée. Ces entrées sensorielles fournissent d'une part l'information de consigne (en terme de système asservi) mais également permettent d'établir des comparaison avec cette consigne. Ainsi le système tonique postural dispose à la fois de l'information relative à la position des différents segments du corps les uns par rapport aux autres et de ce dernier dans son environnement (capteurs d'information) mais également la moindre variations de ces informations (détecteurs d'erreurs).
Les capteurs céphaliques
Le capteur oculaire
Le capteur oculaire fournit deux types d'informations fondamentalement différentes. La première est l'information visuelle proprement dite. Il s'agit de la transmission au système nerveux central de l'image rétinienne ainsi que ses variations dans le temps. Quant à la seconde, elle est liée à la tension des muscles oculomoteurs externes.
En ce qui concerne l'information rétinienne, elle donne des informations à la fois sur la position et sur le mouvement du corps dans l'espace. Ceci se fait grâce à la rétine, celle-ci transmet deux types d'informations visuelles. L'information rétinienne est une exo-entrée.
La vision fovéale sert à l'identification des objets et donne la direction du regard par rapport à la position de la tête et du corps. La vision périphérique donne des informations sur l'orientation du sujet par rapport à son environnement, en particulier elle transmet des informations relatives au mouvement de l'environnement par rapport à la rétine et c'est donc un type de vision particulièrement impliqué dans l'équilibre dynamique.
La seconde information provenant du capteur oculaire est rattachée à la tension des muscles oculomoteurs externes . Les six muscles oculomoteurs externes présentent une certaine particularité. Tout d'abord utilisés lors de la motricité visuelle, ils sont des effecteurs sensitifs, du fait des filets nerveux en provenance du système neurovégétatif qu'ils contiennent. Ils deviennent alors des récepteurs proprioceptifs grâce aux fuseaux neuro-musculaires d'une part et d'autre part à la jonction musculo-tendineuse où se trouvent des organes sensibles à l'étirement (dits en palissade). Cette proprioception oculomotrice donne au système nerveux la position exacte de l'il dans l'orbite.
L'oculomotricité quant à elle fournit une information ne provenant pas de l'extérieur mais de milieu intérieur. L'oculomotricité est une endo-entrée.
Le muscle codant le mouvement est celui qui est étiré par la commande motrice et non celui qui est contracté. On dit que c'est l'antagoniste qui code le mouvement.
Roll a montré qu'en faisant vibrer un des muscles, il induisait un effet postural. Quoiqu'il en soit, bien que des moyens expérimentaux permettent de simuler un étirement musculaire, on obtient également un effet visuel par illusion de déplacement de points lumineux fixés. En effet, au même titre qu'il existe des liens très étroits entre la proprioception et la vision, des relations entre la proprioception, la vision mais également la cognition ont été constatées.
Le système vestibulaire et labyrinthique
Le système vestibulaire et labyrinthique possède une place prépondérante dans la régulation posturale. Le système vestibulaire participe à la stabilisation de la posture.
A l'instar des capteurs proprioceptifs qui mesurent les mouvements relatifs des masses entre elles, le système vestibulaire est un capteur des forces d'inertie (dit capteur inertiel). Grâce à cette propriété le cerveau est informé des mouvements absolus de la tête et du corps dans l'espace. Cependant une restriction est à noter : Einstein montre en 1911 qu'un capteur inertiel ne peut en aucun cas distinguer entre la gravité et tout autre accélération de même ordre de grandeur. La conséquence directe de ce dernier point est la confusion entre l'inclinaison de la tête et son accélération. D'où la nécessité de faire intervenir la vision afin de lever l'ambiguïté.
Les canaux semi-circulaires sont remplis d'endolymphe. Les récepteurs sensoriels sont situés au niveau de la cupule à l'extrémité des canaux semi-circulaires. La grandeur physique activant le capteur est une pression de l'endolymphe sur les cils sensoriels. Les accélérations angulaires (vitesse angulaire ou dérivé seconde du déplacement angulaire) de la tête produisent une variation de pression et déclenchent le capteur (du fait de l'inertie, une accélération entraîne un déplacement de l'endolymphe). Certains des récepteurs vestibulaires seraient même sensible à la dérivé de l'accélération angulaire : la secousse (dérivé troisième du mouvement). Les canaux semi-circulaires sont bien le capteur de l'accélération angulaire de la tête.
L'oreille interne
La sensibilité de ces capteurs est d'une extrême finesse (quelques accélération de dixièmes de degrés par seconde carrée) et dépend de la fréquence du mouvement. On rappelle ici que la gamme de fréquence des mouvements humains volontaires des membres est de l'ordre de 3 à 5 Hertz, quant à celle des tremblements involontaires est de 8 à 10 Hertz. La gamme des fréquences physiologiques se situe par contre entre 0,1 et 1 Hz.
Le second type de capteur (organe otolithique) du système vestibulaire est quant à lui sensible à la direction de la gravité. Il donne l'inclinaison de la tête par rapport au champ gravitationnel terrestre son accélération linéaire. Chaque canal possède sa propre orientation géométrique et devient sensible uniquement aux accélérations dans son propre plan géométrique.
Les canaux semi-circulaires
Le système manducateur
Il s'agit de l'ensemble des organes participant à l'acte de manger (préhension de l'aliment, mastication, déglutition). Le systèmemanducateur, dans la régulation du système tonique postural, intervient comme un élément parasite branché sur ce système. Son rôle est généralement perturbateur. Du fait de son innervation par le V, il perturbe les informations de la proprioception des muscles oculomoteurs externes.
Le capteur podal
Le pied est l'organe sensoriel primaire de l'équilibration. Il nous informe sur la géométrie de la zone d'appui corporel au sol mais également sur les caractéristiques de la force de réaction qui s'exerce sur cette zone. Il est pourvus de multiples récepteurs sensoriels à différents niveaux : cutané, articulaire, tendineux et musculaire. La proprioception du pied est environ quatre fois plus élevée que celle de la jambe. En ce qui concerne son innervation tactile, elle est a rapprocher de celle que l'on connaît pour la main.
En transmettant la force de réaction du sol à l'organisme, le pied l'ajuste avec précision aux nécessité de la posture. En effet, les soles plantaires indiquent en permanence la pression différentielle entre les deux voûtes plantaires, permettant ainsi de percevoir les irrégularités du sol et d'adapter des réflexes d'équilibre en conséquence. Il peut engendrer ses propres forces internes et de fait adapter sa compliance. Dans une posture en équilibre statique cela produit un déplacement du centre de pression sur la surface d'appui.
Sur la plan dynamique, il faut deux types d'informations. Le premier type d'informations fournit l'état des commandes dévolues aux organes moteurs eux-mêmes (les récepteurs tendino-musculaires). Mais pour que la régulation soit possible, il faut une information relative à une variation de posture par rapport à la consigne. Les récepteurs cutanés profonds et corpuscules de Pacini remplissent cette tâche.
La régulation centrale
La régulation centrale est basée sur l'action des centres supérieurs. Les influx nerveux provenant des capteurs sensoriels aboutissent vers des structures sous-corticales et corticales. Leur action intégrative permet le contrôle de l'ensemble du système tonique postural par un certain nombre de réflexes. Le contrôle de la stabilisation du regard est possible grâce au réflexe vestibulo-oculaire ainsi qu'au réflexe visuo-oculomoteur . Les réflexes vestibulo-spinal et vestibulo-oculo-cervical permettent, quant à eux, le contrôle global et le maintien de la posture par leur action sur le réflexe myotatique.
Le complexe nucléaire vestibulaire est une région de passage obligé intervenant dans le contrôle central. Le complexe nucléaire vestibulaire reçoit des informations en provenance du système limbique, du colliculus, du thalamus et de divers noyaux du cervelet et du cortex cérébral. Il est formé de quatre noyaux, il reçoit les influx en provenance des labyrinthes, mais également des afférences visuelles.
Le cervelet a un rôle de contrôle parce qu'il possède des connexions à la fois efférentes et afférentes avec le complexe nucléaire vestibulaire.
Le contrôle du cervelet
Le cervelet reçoit ses informations propres : de l'olive bulbaire par l'intermédiaire des fibres grimpantes et directement au niveau du flocculus par l'intermédiaire des fibres moussues. Le cervelet exerce un contrôle inhibiteur du réflexe par les cellules de Purkinje du flocculus en projetant sur les noyaux vestibulaires.
Par ce réglage du gain du réflexe vestibulaire, le cervelet agit comme une sorte de potentiomètre du nystagmus et de la posture.
L'effecteur musculaire
La réponse motrice semble être la réponse la plus souvent retenue par les différents centres nerveux, en retour d'informations en provenance des différents capteurs sensoriels. C'est en fait essentiellement au niveau du rachis que l'effecteur musculaire revêt sa plus grande importance. A signaler, au niveau du rachis, un rôle particulier des récepteurs cervicaux, très nombreux chez l'homme, ayant une action privilégiée en cas de déficit labyrinthique.
Professeur Maître de Conférences Doctorant
http://www.univ-paris12.fr/www/labos/
Introduction
Depuis plus d'un siècle, l'homme s'interroge sur le maintien, le contrôle, le réajustement de sa posture debout. Sans doute parce que la régulation posturale est l'une des dernière acquisition fonctionnelle de notre propre espèce. Les premiers mammifères terrestres étaient des quadrupèdes.
- quel phénomène nous a poussé à nous redresser, devenir des bipèdes ?
- l'évolution de l'espèce humaine est-elle liée au développement lent et progressif de son propre système postural ?
- la notion de station debout et de sa régulation sont-elles à l'origine du développement de notre capacité cérébrale ?
Une grande caractéristique de la fonction de régulation posturale est qu'elle résulte d'une architecture complexe dépendante d'informations de provenances diverses. La régulation posturale n'est pas localisée dans un " organe " spécifique. Cet aspect " éclaté " de la fonction de régulation posturale entraîne un certain nombre de fragilité. Tout d'abords dans son apprentissage, en effet ne perdons pas de vue qu'à notre naissance notre système posturale est immature, et qu'il nous faut l'exercer ! Nous comprenons alors les difficultés rencontrées par l'enfant durant sa phase de développement. Ensuite, dans son fonctionnement : le moindre dysfonctionnement d'un élément intervenant dans la régulation posturale et c'est la chute ! Il est clair que le diagnostic clinique est quant à lui difficile à mettre en place, étant donné encore une fois le nombre de paramètres à prendre en compte dû aux diverses entrées et autres noyaux intervenant dans ce système régulé.
Fonctionnement du système postural
Le système tonique postural permet l'équilibre de l'homme dans l'espace aussi bien en position immobile (stable ou instable) qu'en mouvement. Il est le garant d'une posture idéale du corps quelque soit l'environnement. Les divers travaux réalisés depuisplus d'un siècle convergent tous en ce sens : nous pouvons considérer le système tonique postural comme un ensemble complexe et structuré possédant de multiples entrées qui engendrent des fonctions complémentaires.
Maintenir une station érigée est en soi un véritable exploit ! Fort de lutter contre la gravité, le système tonique postural doit également s'opposer aux forces extérieures, afin de, non seulement nous situer dans notre environnement, mais aussi de nous équilibrer, que l'on soit immobile ou en mouvement. Il contribue d'autre part au bon déroulement d'une action en qualité de contre-appui. Omniprésent lors du mouvement, il permet de le stabiliser. L'organisme utilise plusieurs sources d'informations pour réaliser un tel contrôle. On peut distinguer les extérocepteurs et les propriocepteurs, intégrés tous deux part les centres supérieurs. Il dispose également d'un appareil d'exécution qui peut être sollicité en permanence.
A l'heure actuelle, aucun système asservi ne peut prétendre à une telle richesse, tant dans la diversités des capteurs disponibles, que dans l'efficacité et la précision de la réponse adaptée.
Les capteurs du système postural
Le système tonique postural se fie à deux types d'entrées. Les entrées à l'écoute des informations extérieures (extérocepteurs) et celles relatives à des informations internes (propriocepteurs). Les informations sont transmises au niveau des centres supérieurs afin que la régulation posturale soit bouclée. Ces entrées sensorielles fournissent d'une part l'information de consigne (en terme de système asservi) mais également permettent d'établir des comparaison avec cette consigne. Ainsi le système tonique postural dispose à la fois de l'information relative à la position des différents segments du corps les uns par rapport aux autres et de ce dernier dans son environnement (capteurs d'information) mais également la moindre variations de ces informations (détecteurs d'erreurs).
Les capteurs céphaliques
Le capteur oculaire
Le capteur oculaire fournit deux types d'informations fondamentalement différentes. La première est l'information visuelle proprement dite. Il s'agit de la transmission au système nerveux central de l'image rétinienne ainsi que ses variations dans le temps. Quant à la seconde, elle est liée à la tension des muscles oculomoteurs externes.
En ce qui concerne l'information rétinienne, elle donne des informations à la fois sur la position et sur le mouvement du corps dans l'espace. Ceci se fait grâce à la rétine, celle-ci transmet deux types d'informations visuelles. L'information rétinienne est une exo-entrée.
La vision fovéale sert à l'identification des objets et donne la direction du regard par rapport à la position de la tête et du corps. La vision périphérique donne des informations sur l'orientation du sujet par rapport à son environnement, en particulier elle transmet des informations relatives au mouvement de l'environnement par rapport à la rétine et c'est donc un type de vision particulièrement impliqué dans l'équilibre dynamique.
La seconde information provenant du capteur oculaire est rattachée à la tension des muscles oculomoteurs externes . Les six muscles oculomoteurs externes présentent une certaine particularité. Tout d'abord utilisés lors de la motricité visuelle, ils sont des effecteurs sensitifs, du fait des filets nerveux en provenance du système neurovégétatif qu'ils contiennent. Ils deviennent alors des récepteurs proprioceptifs grâce aux fuseaux neuro-musculaires d'une part et d'autre part à la jonction musculo-tendineuse où se trouvent des organes sensibles à l'étirement (dits en palissade). Cette proprioception oculomotrice donne au système nerveux la position exacte de l'il dans l'orbite.
L'oculomotricité quant à elle fournit une information ne provenant pas de l'extérieur mais de milieu intérieur. L'oculomotricité est une endo-entrée.
Le muscle codant le mouvement est celui qui est étiré par la commande motrice et non celui qui est contracté. On dit que c'est l'antagoniste qui code le mouvement.
Roll a montré qu'en faisant vibrer un des muscles, il induisait un effet postural. Quoiqu'il en soit, bien que des moyens expérimentaux permettent de simuler un étirement musculaire, on obtient également un effet visuel par illusion de déplacement de points lumineux fixés. En effet, au même titre qu'il existe des liens très étroits entre la proprioception et la vision, des relations entre la proprioception, la vision mais également la cognition ont été constatées.
Le système vestibulaire et labyrinthique
Le système vestibulaire et labyrinthique possède une place prépondérante dans la régulation posturale. Le système vestibulaire participe à la stabilisation de la posture.
A l'instar des capteurs proprioceptifs qui mesurent les mouvements relatifs des masses entre elles, le système vestibulaire est un capteur des forces d'inertie (dit capteur inertiel). Grâce à cette propriété le cerveau est informé des mouvements absolus de la tête et du corps dans l'espace. Cependant une restriction est à noter : Einstein montre en 1911 qu'un capteur inertiel ne peut en aucun cas distinguer entre la gravité et tout autre accélération de même ordre de grandeur. La conséquence directe de ce dernier point est la confusion entre l'inclinaison de la tête et son accélération. D'où la nécessité de faire intervenir la vision afin de lever l'ambiguïté.
Les canaux semi-circulaires sont remplis d'endolymphe. Les récepteurs sensoriels sont situés au niveau de la cupule à l'extrémité des canaux semi-circulaires. La grandeur physique activant le capteur est une pression de l'endolymphe sur les cils sensoriels. Les accélérations angulaires (vitesse angulaire ou dérivé seconde du déplacement angulaire) de la tête produisent une variation de pression et déclenchent le capteur (du fait de l'inertie, une accélération entraîne un déplacement de l'endolymphe). Certains des récepteurs vestibulaires seraient même sensible à la dérivé de l'accélération angulaire : la secousse (dérivé troisième du mouvement). Les canaux semi-circulaires sont bien le capteur de l'accélération angulaire de la tête.
L'oreille interne
La sensibilité de ces capteurs est d'une extrême finesse (quelques accélération de dixièmes de degrés par seconde carrée) et dépend de la fréquence du mouvement. On rappelle ici que la gamme de fréquence des mouvements humains volontaires des membres est de l'ordre de 3 à 5 Hertz, quant à celle des tremblements involontaires est de 8 à 10 Hertz. La gamme des fréquences physiologiques se situe par contre entre 0,1 et 1 Hz.
Le second type de capteur (organe otolithique) du système vestibulaire est quant à lui sensible à la direction de la gravité. Il donne l'inclinaison de la tête par rapport au champ gravitationnel terrestre son accélération linéaire. Chaque canal possède sa propre orientation géométrique et devient sensible uniquement aux accélérations dans son propre plan géométrique.
Les canaux semi-circulaires
Le système manducateur
Il s'agit de l'ensemble des organes participant à l'acte de manger (préhension de l'aliment, mastication, déglutition). Le systèmemanducateur, dans la régulation du système tonique postural, intervient comme un élément parasite branché sur ce système. Son rôle est généralement perturbateur. Du fait de son innervation par le V, il perturbe les informations de la proprioception des muscles oculomoteurs externes.
Le capteur podal
Le pied est l'organe sensoriel primaire de l'équilibration. Il nous informe sur la géométrie de la zone d'appui corporel au sol mais également sur les caractéristiques de la force de réaction qui s'exerce sur cette zone. Il est pourvus de multiples récepteurs sensoriels à différents niveaux : cutané, articulaire, tendineux et musculaire. La proprioception du pied est environ quatre fois plus élevée que celle de la jambe. En ce qui concerne son innervation tactile, elle est a rapprocher de celle que l'on connaît pour la main.
En transmettant la force de réaction du sol à l'organisme, le pied l'ajuste avec précision aux nécessité de la posture. En effet, les soles plantaires indiquent en permanence la pression différentielle entre les deux voûtes plantaires, permettant ainsi de percevoir les irrégularités du sol et d'adapter des réflexes d'équilibre en conséquence. Il peut engendrer ses propres forces internes et de fait adapter sa compliance. Dans une posture en équilibre statique cela produit un déplacement du centre de pression sur la surface d'appui.
Sur la plan dynamique, il faut deux types d'informations. Le premier type d'informations fournit l'état des commandes dévolues aux organes moteurs eux-mêmes (les récepteurs tendino-musculaires). Mais pour que la régulation soit possible, il faut une information relative à une variation de posture par rapport à la consigne. Les récepteurs cutanés profonds et corpuscules de Pacini remplissent cette tâche.
La régulation centrale
La régulation centrale est basée sur l'action des centres supérieurs. Les influx nerveux provenant des capteurs sensoriels aboutissent vers des structures sous-corticales et corticales. Leur action intégrative permet le contrôle de l'ensemble du système tonique postural par un certain nombre de réflexes. Le contrôle de la stabilisation du regard est possible grâce au réflexe vestibulo-oculaire ainsi qu'au réflexe visuo-oculomoteur . Les réflexes vestibulo-spinal et vestibulo-oculo-cervical permettent, quant à eux, le contrôle global et le maintien de la posture par leur action sur le réflexe myotatique.
Le complexe nucléaire vestibulaire est une région de passage obligé intervenant dans le contrôle central. Le complexe nucléaire vestibulaire reçoit des informations en provenance du système limbique, du colliculus, du thalamus et de divers noyaux du cervelet et du cortex cérébral. Il est formé de quatre noyaux, il reçoit les influx en provenance des labyrinthes, mais également des afférences visuelles.
Le cervelet a un rôle de contrôle parce qu'il possède des connexions à la fois efférentes et afférentes avec le complexe nucléaire vestibulaire.
Le contrôle du cervelet
Le cervelet reçoit ses informations propres : de l'olive bulbaire par l'intermédiaire des fibres grimpantes et directement au niveau du flocculus par l'intermédiaire des fibres moussues. Le cervelet exerce un contrôle inhibiteur du réflexe par les cellules de Purkinje du flocculus en projetant sur les noyaux vestibulaires.
Par ce réglage du gain du réflexe vestibulaire, le cervelet agit comme une sorte de potentiomètre du nystagmus et de la posture.
L'effecteur musculaire
La réponse motrice semble être la réponse la plus souvent retenue par les différents centres nerveux, en retour d'informations en provenance des différents capteurs sensoriels. C'est en fait essentiellement au niveau du rachis que l'effecteur musculaire revêt sa plus grande importance. A signaler, au niveau du rachis, un rôle particulier des récepteurs cervicaux, très nombreux chez l'homme, ayant une action privilégiée en cas de déficit labyrinthique.
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