Un accident vasculaire cérébral (AVC) peut résulter en une incapacité modérée à sévère. La faiblesse musculaire après un AVC résulte de dommages aux fibres corticospinales qui relient le cortex moteur cérébral à la moelle épinière puis aux muscles.
Les patients victimes d'un AVC souffrent souvent de troubles fonctionnels et ont besoin d'une rééducation. Une hémiparésie consiste en la paralysie partielle d’un des deux côtés (gauche ou droit) du corps.
Les scientifiques ne comprennent encore pas bien comment le corps se réorganise pour faire prendre en charge une partie des muscles par les nerfs qui n’ont pas été impactés par l’AVC.
Dans ce nouvel article, Urbin, Collinger et Wittenberg de l’université de Pittsburgh ont voulu quantifier le recrutement corticospinal des motoneurones spinaux servant les muscles intrinsèques de chaque main de treize patients atteints de déficience motrice de longue date secondaire à un accident vasculaire cérébral.
Pour cela ils ont effectué des expériences en utilisant la technique de triple stimulation. Les systèmes de stimulation du système nerveux par impulsions coordonnées sur la même fibre nerveuse permettent d'étudier la physiologie corticale du système moteur. La technique de triple stimulation délivre trois stimuli successifs: un premier dans le cortex moteur, un second sur le poignet, et un troisième sur le thorax (point d’Erb).
Lorsque dans les voies corticospinales intactes tous les neurones moteurs spinaux sont activés, les potentiels descendants entrent en collision avec les potentiels d'action ascendants résultant de la stimulation au niveau du poignet, et ils s'annulent mutuellement. Il en va différemment dans le cas d'un AVC. Dans ce cas, tous les potentiels d’action nerveux ascendants ne sont pas annulés et peuvent ainsi être détectés au niveau du thorax.
Une unité motrice est composée d'un neurone moteur et des fibres musculaires qu'il innerve. Des groupes d'unités motrices travaillent souvent ensemble pour coordonner les contractions d'un seul muscle. Quand une unité motrice devient défaillante (ici par ce qu’un neurone moteur est mort dans le cortex moteur à la suite d’un déficit en oxygène suite à l’AVC), les unités motrices voisinent peuvent prendre en charge une partie des connexions assurées par l’unité motrice défaillante. On appelle cela de la plasticité. Malgré tout cela se traduira par une maladresse et un manque de force.
La technique de triple stimulation permet de mieux quantifier la proportion d'unités motrices activées par stimulation magnétique transcrânienne.
Michael Urbin et ses collègues ont également examiné si les échecs d’activation musculaire pouvaient être inversés de manière transitoire en renforçant la connectivité synaptique via une stimulation non invasive.
Cette stimulation non invasive a entraîné de la plasticité, comme une augmentation du recrutement des motoneurones spinaux.
Les scientifiques ont aussi effectué des expériences de contrôle pour isoler le locus de plasticité. Ces expériences ont démontré une modulation chez les potentiels évoqués moteurs provoquée par la stimulation électrique du cortex moteur primaire mais pas par la taille ou la persistance de l'onde F. Une onde F est l'une des nombreuses réponses motrices qui peuvent suivre la réponse motrice directe induite par la stimulation électrique des nerfs moteurs périphériques ou mixtes.
Les ondes F sont évoquées quand des stimuli électriques sont appliqués à la surface de la peau au-dessus de la partie distale d'un nerf. Cette impulsion se déplace à la fois vers les fibres musculaires et vers le corps du neurone moteur dans la moelle épinière.
Ceci suggère que la plasticité motrice observée à la suite d’un AVC est médiée par une efficacité accrue des synapses neuronales cortico-motrices encore fonctionnelles. La modulation du recrutement est fortement associée à l'asymétrie initiale du recrutement et à la sévérité de la déficience.
Les résultats des scientifiques de l’université de Pittsburgh démontrent que les déficits de recrutement peuvent être partiellement et transitoirement inversés par la plasticité des synapses, en aval des circuits nerveux endommagés par un accident vasculaire cérébral.
Ils montrent que la plasticité des synapses dépendant de la synchronisation des pics entre les motoneurones corticospinaux et spinaux a inversé de manière transitoire les échecs de recrutement chez certains survivants.