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Nom original: Neuroplasticité2.pdf
Titre: Microsoft PowerPoint - Neuroplasticité2.ppt
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III. Plasticité réparatrice
au niveau des systèmes
Système sensori-moteur

Anatomie du système nerveux
central et périphérique

Régénération et réorganisation
du cortex somatosensoriel: Anatomie (1)

• proprioception,
douleur,
thermorégulation

Régénération et réorganisation du cortex
somatosensoriel : Anatomie (2)

Régénération et réorganisation du cortex
somatosensoriel : Anatomie 3
projection topographique

Régénération et réorganisation du cortex
somatosensoriel
• Somatotopie
• Représentation
topographique :
• 2 points proximaux
représentés par 2 points
voisins corticaux.


Régénération et réorganisation
du cortex somatosensoriel:
Principes généraux de la réorganisation du cortex
somatosensoriel après la lésion du nerf périphérique
• Représentation sensorielle reflète un équilibre entre
influences excitatrices et inhibitrices dans les structures de
relais transmettant des informations somesthésiques
(thalamus, cortex …)
• Inhibition latérale: existence des réseaux de connectivité,
mais masqués (état latent) par influence inhibitrice, limitant la
divergence, favorisant la spécialisation– compétitionStimulation sensorielle excite la région cible innervée et
inhibe la région voisinante – pour accroître le signal / bruit

Régénération et réorganisation
du cortex somatosensoriel
Inhibition latérale

forte

faible
Connexion excitatrice
Connexion inhibitrice

visage

main

Représentation
corticale

visage

main

visage

main

Connexions
thalamo-corticales
et intra-corticales

visage

main

Etat équilibre

Champs
récepteurs

Réorganisation

Régénération et réorganisation
du cortex somatosensoriel:
Principes généraux de la réorganisation du cortex
somatosensoriel après la lésion du nerf périphérique (2)
• Amputation de la main - privation des afférences en
provenance de la main désactive la représentation
correspondante - taille dépend du nombre des fibres
afférentes endommagées
• Lésion annule l’inhibition exercée sur des neurones
voisins (inhibition latérale) - réajustement ou remodelage
des systèmes excitateurs et inhibiteurs
• Région dénervée acquière le nouveau champ récepteur,
répond aux autres stimuli provenant d’autres parties du corps
• Restructuration des réseaux – remodelage – réorganisation
• Réorganisation dans le cortex SS est limitée dans la taille

Régénération et réorganisation
du cortex somatosensoriel:
Amputation d’un doigt chez le singe

- souvent étudié chez le singe
- organisation topographique sur le plan
latero-médian (Merzenich, Kaas),
- amputation d’un doigt entraîne une
réorganisation - qq semaines ou qq mois
- amputation du doigt D3
- utilisation intensive d’un ou des doigts

Régénération et réorganisation
du cortex somatosensoriel:
Chez le raton laveur
•espèce avec représentation-main
disproportionnée
•mêmes phénomènes
•amputation d’un doigt entraîne
l’expansion des aires représentant des
doigts voisins.

Régénération et réorganisation
du cortex auditif
Circuit anatomique du système auditif

Régénération et réorganisation
du cortex auditif
• Différentes fréquences représentées dans le cortex auditif de
manière tonotopique,
• lignes représentant les mêmes fréquences, différentes
fréquences de son stimulent différentes cellules corticales et
les fréquences voisines sont représentées par les cellules
voisines: représentation topographique

Régénération et réorganisation du cortex
auditif (Schwaber et al, 1993)
- Singe
- Lésion au niveau cochléaire perte auditive de fréquences
élevées (> 10 kHz)
- privation sensorielle pour la
partie caudale de l’aire A1
- remodelage, 2-3 mois plus tard

Régénération et réorganisation :
le cortex moteur:
représentation topographique
Somatotopie

Régénération et réorganisation Effets de
l’amputation d’un membre sur le cortex moteur
- Amputation du bras près de l’épaule
- Perte de cible au niveau du cortex moteur
- Après une période de récupération,
stimulation du cortex privé des cibles neurones
moteurs bras évoque les mouvements du reste
du bras ou épaule
- Neurones corticaux normalement impliqués dans
la commande des mouvements des doigts et avant
bras deviennent impliqués dans les mouvements
du reste du bras et épaule.

Pattes avant
Vibrisse

Régénération et
réorganisation
le cortex moteur

Yeux/paupières

Section du nerf facial vibrisse
chez le rat adulte
Pattes avant

Yeux/paupières

Réorganisation
Sane et coll, 1988

Régénération du cortex moteur liée à
l’éducation-réhabilitation
après l’ischémie infarctus
- jusqu’ici Récupération ou réorganisation spontanée
-Rééducation ou stimulation - utilisation intensive de la région
du cortex privée des afférences ou efférences
- Etudié lors de l’ischémie ou l’infarctus cérébral chez
l’homme et le singe
- Utilisation de méthode ICMS (Intracortical
microstimulation) technique carte topographique fonctionnelle

Régénération du cortex moteur liée à l’éducationréhabilitation après l’ischémie infarctus
Nudo et al, Science, 1996
Protocole:
Entraînement au critère
Etablissement de ICMS « motor map » (1)
« Infarctus local zone » représentant la
main par thermocoagulation
Récupération (J0-J4)
Entraînement intensif (J5-critère)
ICMS « motor map » (2)

Régénération du cortex moteur liée à l’éducation
réhabilitation après l’ischémie infarctus
Nudo et al, Science, 1996

Comportements

Régénération du cortex moteur liée à l’éducation
réhabilitation après l’ischémie infarctus
Nudo et al, Science, 1996

Rouge: doigts
Jaune: doigts,poignée, avant-bras
Bleu: coude, épaule
Vert: poignée, avant bras

Régénération du cortex moteur liée à l’éducation
réhabilitation après l’ischémie infarctus
Nudo et al, Science, 1996

- Lésé sans réeducation < contrôle non lésé < lésé rééducation
- Changement important pour zone représentant la poignée avant bras,
- Singe entraîné : nouvelles stratégies en utilisant plus de poignée et avant
bras pour compenser l’absence de commande motrice des doigts pour effectuer
la tache
- Utilisation forcée du cortex intact voisin - compensation et récupération
- Mécanismes sous-jacents : croissance axonale, modulation des synapses
existants

Régénération après une attaque cérébrale
chez l’homme
Ipsilatéral
Controlatéral
Cortex moteur lésé Cortex intact
Commande bras
difficile

Utilisation intensive
bras

Récupération
spontanée
via
restauration cérébrale

« Learned
non-use »
(plasticité non adaptative)
Atrophie
non stimulée
non utilisée

Régénération après une attaque cérébrale
chez l’homme
- Récupération des fonctions des membres par le mécanisme de
plasticité réparatrice qq fois est difficile
- Phénomène connu “ learned non use : non-utilisation
apprise ”.
- Lésion cérébrale du cortex moteur affecte la commande
motrice
- Compensation par l’autre membre - utilisation du cortex
contralatéral
- Période de récupération - réorganisation cérébrale spontanée
apparaît- restauration fonctionnelle possible (mouvements)
- Apprentissage - non fonctionnement du membre

Régénération après une attaque cérébrale
chez l’homme
Constraint induced movement therapy (CI-therapy)
Thérapie par Contrainte Induite

Ipsilatéral
Cortex moteur lésé

Controlatéral
Cortex intact

Utilisation forcée bras
stimulation cérébrale
réorganisation corticale
boucle rétroactive positive

Bras immobilisé

Restauration
fonction

Régénération après une attaque cérébrale
chez l’homme
- Non utilisation - atrophie de la représentation
corticale correspondante aux muscles non utilisés, le cortex
non utilisé non stimulé – dégénération.
- Constraint-induced movement therapy (CI-therapy:
Thérapie par Contrainte Induite) ou utilisation forcée du
membre affecté - facilitation des changements plastiques.
- Bras non affecté immobilisé pour forcer l’utilisation du
bras affecté, physiothérapie.
- Utilisation du bras affecté stimule l’aire du cerveau, facilite
la réorganisation corticale, qui favorise la représentation
corticale de ce membre et la fonction motrice est facilitée à
travers d’une boucle rétroactive positive.

Phénomène “ membre fantôme ”
- exemple de neuroplasticité : processus non adaptatif
- se rapporte à la sensation fictive de la pérennité d’un membre
imputé, et parfois, des possibilités des mouvements virtuels.
- conséquences perceptibles et comportementales de la
réorganisation
- s’accompagne de la douleur, les résultats ou la progression de
ce processus varie selon le site ou l’étendue de lésions
- ressenti par plus de 90% amputés d’un bras ou d’une jambe
- peut apparaître dès la dissipation des effets de l’anesthésie
(75%)
- effet qq heures - qq années (30%)

Phénomène “ fantôme membre ”
Cortex
main

Cortex
Visage

Sensation
Membre
fantôme

trigger
Main

Visage

- provoquée par stimulation de “ zones trigger ” sur d’autres
parties du corps
- appropriation de la représentation corticale originale de la
main atteinte par les inputs inhérents sensoriels de la
représentation de visage adjacent.

Phénomène “ fantôme membre ”
- non bénéfique
- “ misperception ” ou confusion perceptuelle
- phénomènes d’origine de différents niveaux : cortex, régions souscorticales …
- perception auditive fantôme (tintement ; acouphène continu ou
intermittent de tonie moyenne) pose des problèmes aux personnes
avec la pathologie des oreilles internes
-cause possible : afférence sensorielle diminuée de la périphérie modification plastique dans les poids synaptiques du système
central auditif (diminution de seuil, inhibition GABA), sensation
fausse des stimuli sonores du niveau bruit
- le cerveau invente le son.

Plasticité intermodale, plasticité compensatrice et
substitution sensorielle dans les cortex cérébraux,
Rauschecker TINS 1995

-non voyants sont surdoués pour les modalités tactile, auditive
ou olfactive
-mais d’autres hypothèses suggèrent que chez l’homme la
vision est primordiale, est nécessaire pour la perception
auditive ou tactile

Plasticité intermodale, plasticité compensatrice et
substitution sensorielle dans les cortex cérébraux,

Plasticité intermodale, plasticité compensatrice et
substitution sensorielle dans les cortex cérébraux,

Sujet
non-voyant
Finger tapping
Sujet
normal

Plasticité intermodale, plasticité compensatrice et
substitution sensorielle dans les cortex cérébraux,

Sujet
non-voyant

Braille reading
Sujet
normal

Plasticité intermodale, plasticité compensatrice et
substitution sensorielle dans les cortex cérébraux,
Rauschecker TINS 1995

Rauschecker, et al, 1994,EJN. 6,149-160

Plasticité intermodale, plasticité compensatrice
et substitution sensorielle dans les cortex
cérébraux, Rauschecker TINS 1995
- Chat inoculé, est plus précis dans la localisation de la source
sonore, espace auditif spatial, chats aveuglés ont des capacités
supérieures de spatial tuning.
- L’entraînement naturel intensif seul peut induire cette
plasticité?
- ou la privation visuelle est nécessaire pour observer cette
plasticité compensatrice?

Conclusions
1. Compétition entre les différentes représentations
neurales, l’expansion d’un système au détriment
d’un autre, principe fondamental de la plasticité
corticale.
- Différents modules du cortex (visuel, auditif,
somatosensoriel) marchent plus ou moins de la même
façon, interchangeable.
- Plasticités compensatrices inter-modales marcheraient
par des mécanismes ;
i) désinhibition des inputs sensoriels faibles,
ii) stabilisation des connections transitoires,
iii) repousse axonale ou
iv) combinaisons de ces possibilités.

Conclusions
2. Cerveau possède la capacité à s’organiser lui-même après
l’atteinte périphérique ou la privation sensorielle
- cette plasticité n’est pas limitée en période du
développement, mais tout au long de la vie adulte,
- mais grandeur diminuée,
- ou s’accentue au cours du vieillissement responsable
de certaines pathologies liées à l’âge.

Conclusions
3. Différence ou similitude des effets de privation ou
entraînement sur le remaniement dans la représentation
corticale,
- processus hautement dynamique
- déterminé par l’expérience d’un individu même chez
l’adulte, même dans les aires corticaux qui sont réputés
posséder une organisation hautement déterministe et
stéréotypée.

Stratégies pour favoriser la neuroplasticité
1. Stimulation naturelle
environnement stimulant - booster la réorganisation et réparer
la lésion
également valable pour le traitement des maladies
neurodégénératives comme la maladie de Huntington ou de
Parkinson

Stratégies pour booster la neuroplasticité
2. TGS (transcranial magnetic stimulation)
-créer la variation des champs magnétiques pour générer un
courant faible pour stimuler certaines régions cérébrales de
manière sélective
- effets transitoires
- réorganisation cérébrale focalisée
- utilisée pour traiter certaines maladies psychiatriques

Stratégies pour booster la neuroplasticité
3. Méthode CI thérapie (constraint induced therapy)
stimulation par l’activité physique répétée
4. Timing.
- aggravation de la lésion si la ré-éducation est appliquée
immédiatement après la lésion cérébrale - accélération du
processus de dégénérescence - perte définitive
-recherche sur le singe- 1 –2 semaines de délai optimum
-bien doser les exercices : hypertrophie synaptique peut inhiber les
autres fonctions, entraînant l’impossibilité d’effectuer d’autres
mouvements ? donc délicat !



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