Les synergies motoneuronales comme nouveau biomarqueur des altérations motrices – NEUROMOTOR

Le handicap moteur d'origine neurologique impacte significativement la mobilité, les capacités physiques, l'endurance ou la dextérité des patients. À l'ère de la médecine personnalisée, optimiser la prise en charge de ces altérations motrices nécessite : i) d'accéder à des informations directes sur les commandes nerveuses envoyées aux muscles, et ii) d'intégrer ces informations dans le développement de protocoles de (neuro)rééducation. La rupture de notre approche réside dans le changement du niveau auquel nous évaluons le contrôle du mouvement, i.e. des muscles aux motoneurones (alpha) spinaux. Pour ce faire, nous combinerons l'utilisation de grilles denses d'électrodes électromyographiques (EMG) de surface avec des algorithmes pour décoder l'activité de décharge des motoneurones. Considérant les motoneurones comme la « voie finale de la motricité », cette approche permet d’accéder au « code nerveux » du mouvement.
S'appuyant sur des travaux de notre équipe, nous décoderons l'activité de grandes populations de motoneurones innervant différents muscles. Nous identifierons les synergies motoneuronales, définies comme des groupes fonctionnels de motoneurones qui partagent des entrées synaptiques communes provenant de diverses sources (supra-spinales, spinales et sensorielles). Ce projet translationnel examinera la structure et la plasticité de ces synergies chez des sujets sains et pathologiques (accident vasculaire cérébrale [AVC], lésion médullaire). Nous améliorerons également la conception des électrodes pour faciliter le transfert de ces méthodes vers un contexte clinique. Notre projet est structuré en tâches indépendantes :
- Tâche 1/objectif : Identifier les synergies motoneuronales qui contrôlent le membre inférieur lors de tâches motrices impliquant différentes contraintes mécaniques et nerveuses. Hypothèse : l'activité des motoneurones peut être expliquée par la combinaison de synergies qui définissent un espace de contrôle de faible dimensionalité au regard du nombre de motoneurones actifs.
- Tâche 2/objectif : Déterminer si les synergies motoneuronales peuvent être modifiées à court et long terme par un entraînement avec biofeedback. Hypothèse : il est possible de dissocier volontairement l'activité de motoneurones représentés dans la même synergie après plusieurs jours d'entraînement ; et inversement, il est possible de dissocier l'activité de motoneurones représentés dans différentes synergies sans entraînement.
- Tâche 3/objectif : Déterminer si (a) les synergies motoneuronales sont différentes chez des patients ayant subi un AVC comparativement à des sujets contrôles ; (b) les modifications des synergies au cours d'un programme de rééducation sont corrélées au niveau de récupération motrice. Hypothèses : (a) les synergies sont désorganisées chez les patients ayant subi un AVC, et (b) elles peuvent fournir des biomarqueurs de récupération.
- Tâche 4/objectif : (a) Décrire les synergies motoneuronales chez des patients ayant subi une lésion médullaire et ayant bénéficié d’une chirurgie de réanimation de l’extension du coude (transfert de tendon), (b) déterminer si les modifications des synergies sont corrélées avec l'amélioration de l'extension active du coude. Hypothèse : au cours de la rééducation (a) les motoneurones innervant le muscle transféré et ses précédents agonistes sont progressivement représentés dans des synergies distinctes, et (b) l'étendue de ces modifications est corrélée avec l'amélioration de l'extension active du coude.
- Tâche 5/objectif : Améliorer le design des grilles d'électrodes pour identifier des échantillons plus larges de motoneurones, notamment chez les femmes. Hypothèse : les différences dans le nombre de neurones identifiés entre les hommes et les femmes sont principalement dues à l’épaisseur du tissu adipeux sous-cutané et à la taille des unités motrices.
Les cadres méthodologiques et théoriques développés dans ce projet permettront de mettre en place de futures études cliniques.