Neurophysiologie Clinique, Rééducation Neurologique Professeur Emmanuel Pierrot-Deseilligny (Hôpital de la Salpétrière, PARIS) THÉMATIQUE : Etude neurophysiologique des fonctions de la moelle épinière chez l’Homme normal et chez les patients porteurs d'une lésion corticospinale (spinale ou cérébrale) de façon à analyser les mécanismes potentiels d'une récupération motrice.

Résultats obtenus avec le soutien de l'IRME A - Développement d'une méthodologie adéquate Un préalable nécessaire a été le développement de méthodes non-invasives permettant d'étudier sélectivement chez l' Homme plusieurs circuits spinaux (17, 21, 24, 28, 37). Ces méthodes sont maintenant utilisées par tous les laboratoires impliqués dans l'investigation neurophysiologique de la moelle épinière. B - Organisation des circuits spinaux chez l'Homme La connaissance de cette organisation est un pré-requis pour étudier, d'une part, les modifications de la transmission dans ces circuits au cours du mouvement et d'autre part, la physiopathologie de la spasticité. Nous avons montré, que, si l'organisation de base est la même que chez le chat et chez le rat, la distribution aux différents noyaux moteurs a été soumise à une évolution phylogénétique de façon à fournir l'assistance réflexe adéquate pour la station et la marche bipèdes (2, 7, 8, 10, 19, 31, 32). C - Modifications de la transmission dans les circuits spinaux au cours du mouvement Pour guider la rééducation des patients avec une lésion spinale incomplète, il est essentiel de connaître les modulations survenant dans ces circuits au cours de mouvements variés. Ceci ne peut pas être déduit d'expériences pratiquées sur des préparations animales réduites, mais nécessite des expériences pratiquées au cours de mouvements naturels, comme cela est possible chez l’Homme. Nous avons montré que les modifications de l'inhibition réciproque Ia (3), l'inhibition récurrente (34) et l'inhibition présynaptique au cours du mouvement volontaire (6, 27) et de la marche (12, 13, 20) fournissent une assistance réflexe permettant d'optimiser les performances motrices. D - Transmission disynaptique de la commande corticale Nous avons montré que la commande corticale est transmise aux motoneurones (MNs) non seulement par la voie monosynaptique bien connue, mais aussi par une voie disynaptique. Les prémotoneurones interposés dans cette voie sont localisés rostralement par rapport aux MNs (18), reçoivent une excitation corticospinale importante (17) et transmettent une part très importante de la commande descendante aux MNs (4, 5, 6, 9, 25, 26, 35). Ces premotoneurones reçoivent aussi excitation et inhibition en provenance des afférences du membre en mouvement (22,23) ce qui permet à la commande descendante d'être mise a jour a ce niveau prémotoneuronal (34, 36).

Perspectives Spasticité et spasmes en flexion, qui contribuent notablement aux troubles moteurs des patients avec lésion de la moelle épinière, reflètent une exagération du réflexe d'étirement ou des réflexes en flexion. Nous avons déjà montré que les modifications de l’inhibition présynaptique des fibres la (13) contribuent à la spasticité. Ces investigations doivent être complétées par une exploration de tous les circuits spinaux, puisqu'une meilleure connaissance des mécanismes soustendant la spasticité de chaque patient, permettra d'entreprendre un traitement logique. Nouvelles méthodes de rééducation. A côté des paraplégies (ou quadriplégies) complètes, il existe des lésions incomplètes qui méritent aussi l'attention. Dans de tels cas, la parésie initiale sévère récupère partiellement, et le but de la rééducation est de favoriser cette récupération tout en réduisant la spasticité. Les techniques qui sont actuellement utilisées pour cela sont essentiellement empiriques et leur véritable efficacité contestable. Un des objectifs de FIRME est d'élucider les mécanismes spinaux sous-tendant la récupération motrice et de développer de nouvelles méthodes de rééducation reposant sur des bases neurophysiologiques. Dans ce but, la connaissance des circuits spinaux soustendant la récupération motrice est essentielle, et sera systématiquement étudiée, utilisant les techniques que nous avons développées pour l'exploration des circuits spinaux chez lHomme : du fait de la convergence des effets descendants et périphériques sur chaque système d'interneurones et de prémotoneurones, il devrait être possible de trouver des stimulations périphériques favorisant le système en question et donc la récupération motrice. Références des travaux réalisés avec l'aide de l'IRME 1 - AYMARD, C., CHIA, L., KATZ, R., LAFITTE, C. & PENICAUD, A. (1995). Reciprocal inhibition between wrist flexors and extensors in man : a new set of interneurones ? Journal of Physiology (London), 487 : 221-235. 2 - AYMARD, C., DECCHI, B., KATZ, R., LAFITTE, C., PENICAUD, A., RAOUL, S. & ROSSI, A. (1997). Recurrent inhibition between motor nuclei innervating opposing wrist muscles in the human upper limb. Journal of Physiology (London), 499 : 267-282.

3 - AYMARD, C., KATZ, R., LAFITTE, C., LE BOZEC, S. & PENICAUD, A. (1995). Changes in reciprocal and transjoint inhibition induced by muscle fatigue in man. Experimental Brain Research, 106 : 418-424. 4 - BURKE, D., GRACIES, J.M., MAZEVET, D., MEUNIER, S. & PIERROT-DESEILLIGNY, E. (1992 a). Convergence of descending and various peripheral inputs onto common propriospinal-like neurones in man. Journal of Physiology (London), 449 : 655-671. 5 - BURKE, D., GRACIES, J.M., MEUNIER, S. & PIERROT-DESEILLIGNY, E. (1992 b). Changes in presynaptic inhibition of afferents to propriospinal-like neurones in man during voluntary contractions. Journal of Physiology (London), 449 : 673-687. 6 - BURKE, D., GRACIES, J.M., MAZEVET, D., MEUNIER, S. & PIERROT-DESEILLIGNY, E. (1994). Non monosynaptic transmission of the cortical command for voluntary movement in man. Journal of Physiology (London), 480 : 191-207. 7 - CAVALLARI, P. & KATZ, R. (1989). Pattern of projections of group I afferents from forearm muscles to motoneurones supplying biceps and triceps muscles in man. Experimental Brain Research, 78 : 465-478. 8 - CAVALLARI, P., KATZ, R. & PENICAUD, A. (1992). Pattern of projections of group I afferents from elbow muscles to motoneurones supplying wrist muscles in man. Experimental Brain Research. 91 : 311-319. 9 - CHAIX, Y., MARQUE, PH., MEUNIER, S., PIERROT-DESEILLIGNY, E. & SIMONETTA-MOREAU, M. (1997). Further evidence for non-monosynaptic group I excitation of motoneurones in the human lower limb. Experimental Brain Research, 115 : 35-46. 10 - CREANGE, A., FAIST, M., KATZ, R. & PENICAUD. A. (1992). Distribution of heteronymous Ia facilitation and recurrent inhibition in the human deltoid motor nucleus. Experimental Brain Research 90 : 620-624. 11 - CRONE, C., HULTBORN, H., MAZIERES, L., MORIN, C., NIELSEN, J. & PIERROT-DESEILLIGNY, E. (1990). Sensitivity of monosynaptic test reflexes to facilitation and inhibition as a function of the test reflex size : a study in man and the cat. Experimental Brain Research, 81 : 35-45. 12 - DIETZ, V., FAIST, M. & PIERROT-DESEILLIGNY, E. (1990). Amplitude modulation of the quadriceps H-reflex in the human during the early stance phase of gait. Experimental Brain Research, 79 : 221-224. 13 - FAIST, M., DIETZ, V. & PIERROT-DESEILLIGNY, E. (1996). Modulation of presynaptic inhibition of Ia afferents during humain gait.Experimental Brain Research, 109 : 441-449. 14 - FAIST, M., MAZEVET, D., DIETZ, V. & PIERROT-DESEILLIGNY, E. (1994). A quantitative assessment of presynaptic inhibition of Ia afferents in spastics. Differences in hemiplegics and paraplegics. Brain, 117 : 1449-1455. 15 - FORGET, R., HULTBORN, H., MEUNIER, S., PANTIERI, R. & PIERROT-DESEILLIGNY, E. (1989 b). Facilitation of quadriceps motoneurones by group I afferents from pretibial flexors in man. 2. Changes occuring during voluntary contraction. Experimental Brain Research, 78 : 21-27. 17 - GRACIES, J.M., MEUNIER, S., PIERROT-DESEILLIGNY, E. & SIMONETTA, M. (1991). Pattern of propriospinal-like excitation to different species of human upper limb motoneurones. Journal of Physiology (London), 434: 151-167. 18 - KATZ, R., MAZZOCCHIO, R., PENICAUD, A. & ROSSI, A. (1993). Distribution of recurrent inhibition in the human upper limb. Acta Physiologica Scandinavica, 149 : 189-198. 19 - KATZ, R., MEUNIER, S. & PIERROT-DESEILLIGNY, E. (1988). Changes in presynaptic inhibition of Ia fibres in man while standing. Brain, 111 : 417-437. 20 - KATZ, R., PENICAUD, A. & ROSSI, A. (1991). Reciprocal Ia inhibition between elbow flexors and extensors in the human. Journal of Physiology (London),437 : 269-286. 21 - MALMGREN, K. & PIERROT-DESEILLIGNY, E. (1988 a). Evidence for non-monosynaptic Ia excitation of wrist flexor motoneurones, possibly via propriospinal neurones. Journal of Physiology (London), 405 : 747-764. 22 - MALMGREN, K. & PIERROT-DESEILLIGNY, E. (1988 b). Inhibition of neurones transmitting non-monosynaptic Ia excitation to human wrist flexor motoneurones. Journal of Physiology (London), 405 : 765-783. 23 - MARQUE, PH., PIERROT-DESEILLIGNY, E. & SIMONETTA-MOREAU, M. (1996). Evidence for excitation of the human lower limb motoneurones by group II muscle afferents. Experimental Brain Research, 109 : 357-360. 24 - MAZEVET, D. & PIERROT-DESEILLIGNY, E. (1994). Pattern of descending excitation of presumed propriospinal neurones at the onset of voluntary movement in man. Acta Physiologica Scandinavica, 150 : 27-38. 25 - MAZEVET, D., PIERROT-DESEILLIGNY, E. & ROTHWELL, J.C. (1996). A propriospinal contribution to EMG responses evoked in wrist extensor muscles by transcranial stimulation of the motor cortex in man. Experimental Brain Research, 109 : 495-499. 26 - MEUNIER, S. & MORIN, C. (1989) Changes in presynaptic inhibition of Ia fibres to soleus motoneurones during voluntary dorsiflexion of the foot. Experimental Brain Research, 76 : 510-518. 27 - MEUNIER, S., PENICAUD, A., PIERROT-DESEILLIGNY, E. & ROSSI, A. (1990). Monosynaptic Ia excitation and recurrent inhibition from quadriceps to ankle flexors and extensors in man. Journal of Physiology (London), 423 : 661675. 28 - MEUNIER, S. & PIERROT-DESEILLIGNY, E. (1998). Cortical control of presynaptic inhibition of Ia afferents in humans. Experimental Brain Research, 119 : 415-426. 29 - MEUNIER, S., PIERROT-DESEILLIGNY, E. & SIMONETTA-MOREAU, M. (1993). Pattern of monosynaptic 30 heteronymous Ia connections in the human lower limb. Experimental Brain Research, 96 : 533-544. 30 - MEUNIER, S., PIERROT-DESEILLIGNY, E. & SIMONETTA-MOREAU, M. (1994). Pattern of heteronymous recurrent inhibition in the human lower limb. Experimental Brain Research, 102 : 149-159. 31 - NIELSEN, J. & PIERROT-DESEILLIGNY, E. (1991). Pattern of cutaneous inhibition of the propriospinal-like excitation to human upper limb motoneurones. Journal of Physiology (London), 434 : 169-182. 32 - NIELSEN, J. & PIERROT-DESEILLIGNY, E. (1996). Evidence of facilitation of soleus-coupled Renshaw cells during voluntary co-contraction of antagonistic ankle muscles in man. Journal of Physiology (London), 493: 603-611. 33- PAUVERT, V., PIERROT-DESEILLIGNY, E. & ROTHWELL, J.C. (1998). Role of spinal premotoneurones in mediating corticospinal input to forearm motoneurones in humans. Journal of Physiology (London), 508 : 301-312. 34 - PIERROT-DESEILLIGNY, E. (1996). Transmission of the cortical command for human voluntary movement through cervical premotoneurones. Progress in Neurobiology, 48 : 489-517. 35 - PIERROT-DESEILLIGNY, E. (1997). Assessing changes in presynaptic inhibition of Ia afferents during movement in humans. Journal of Neuroscience Methods, 74 : 189-199. 36 - POL, S., VIDAILHET, M., MEUNIER, S., MAZEVET, D., AGID, Y. & PIERROT-DESEILLIGNY, E. (1998). Overactivity of cervical premotoneurones in Parkinson’s disease. Journal of Neurology, Neurosurgery and Psychiatry, 64 : 168-171.