Contrôle de la contraction musculaire volontaire après un traumatisme médullaire cervical : Etude de la réorganisation des activations musculaires et corticales

Abstract

The realization of a motor action involves simultaneous activation of both agonist and antagonist muscles controlled by the central nervous system. Following spinal cord injury, damage to the spinal cord causes both a loss of motor efficiency and changes in the control of muscle activations. In the present work, we studied the reorganization of muscle activations, cortical activations and corticomuscular interactions (ICM) in spinal cord injured (SCI) and able-bodied (AB) participants during voluntary isometric contractions in flexion and extension around the elbow joint. In extension, our results showed altered capacity of maximum force production in SCI participants, associated with increased muscle activations, similar cortical activation and decreased involvement of M1 in the control of muscle activations when compared to AB participants. In flexion, the force capacities, cortical activations and ICM were similar between SCI and AB participants, but the activation of antagonistic muscles and the difficulty to inhibit the contraction were greater in SCI participants. For all participants in flexion, ICM were different depending on the function of the muscle groups. Taken together, these results suggest an alteration of the cortical control of spinal inhibitory mechanisms following a spinal cord injury, but suggest that the motor cortex remain functional to control a motor act despite the atrophy of the extensor muscles. These results could find clinical applications for the development of neuroprotheses involving simultaneous control of different muscle groups.La réalisation d'une action motrice implique l'activation simultanée des muscles agonistes et antagonistes contrôlés par le système nerveux central. Suite à un traumatisme médullaire, la détérioration de la moelle épinière entraine à la fois une perte d'efficience motrice et des modifications du contrôle des activations musculaires. Dans le cadre de ce travail de thèse, nous avons étudié la réorganisation des activations musculaires, des activations corticales et des interactions cortico-musculaires (ICM) d'un groupe traumatisé médullaire cervical (SCI) et d'un groupe contrôle (AB) lors de contractions isométriques volontaires en flexion et en extension autour de l'articulation du coude. En extension, nos résultats ont mis en évidence une altération des capacités de force maximale chez les participants SCI, associée à une augmentation des activations musculaires, une activation corticale identique au groupe AB et une diminution de l'implication du M1 dans le contrôle des activations musculaires. En flexion, la force développée, les activations corticales et les ICM étaient similaires chez les participants SCI et AB, mais l'activation des muscles antagonistes et la difficulté à inhiber la contraction étaient plus importantes chez les participants SCI. Pour l'ensemble des participants, les ICM en flexion étaient différentes selon la fonction des groupes musculaires. L'ensemble de ces résultats suggèrent une altération du contrôle cortical des mécanismes inhibiteurs spinaux de la contraction musculaire suite à une lésion médullaire mais indiquent que le cortex moteur est toujours activable et fonctionnel pour contrôler un acte moteur malgré l'atrophie des muscles extenseurs. Ces résultats pourraient trouver des applications cliniques pour l'élaboration de neuroprothèses nécessitant un contrôle simultané de différents groupes musculaires