Le tapis roulant à échelle comme nouvel outil d'étude de la locomotion, chez les rats intacts et suite à une lésion corticale

Abstract

Le contrôle moteur de la patte postérieure dans la locomotion de précision n’est encore que partiellement connu. L’objectif de cette étude était d’investiguer la contribution spécifique du cortex moteur (CM) dans la locomotion de précision grâce à un nouveau tapis roulant. Pour ce faire, les paramètres cinématiques ont été évalués chez des rats placés sur le tapis roulant à échelle (LTM) et sur le tapis roulant conventionnel (FTM), avant puis toutes les semaines pendant 4 semaines après avoir subi une lésion unilatérale de la représentation de la patte postérieure dans le CM. Chez les animaux intacts sur le LTM, le pas était déplacé vers l’avant, une hyper-flexion de la cheville et du MTP était visible induisant une modification de la coordination intra-membre. Un changement de couplage inter-membre en faveur d’un support en tripède était aussi visible par rapport au FTM. Suite à la lésion du CM, les paramètres cinématiques sur le FTM sont peu modifiés, tandis que des déficits beaucoup plus importants apparaissent et persistent sur le LTM au niveau des excursions angulaires et de la coordination intra-membre. Un déficit d’initiation de la phase de balancement est visible avec une difficulté accrue à bien viser les barreaux. Afin d’assurer un contrôle précis du pied, le patron locomoteur est adapté sur le LTM. Les déficits observés sur le LTM suite à la lésion corticale indiquent que le CM exerce une fonction irremplaçable sur certains paramètres de la locomotion du membre postérieur lorsqu’une haute précision est requise. Des changements tardifs des paramètres cinématiques sur le LTM suggèrent le développement de stratégies individuelles sous-tendant l’amélioration de la performance globale sur l’échelle. Le LTM constitue ainsi un nouvel outil pour évaluer la contribution de diverses structures supra-spinales dans la locomotion de précision.

Current knowledge of motor control of the hindpaw in precision walking is limited. The objective of this study was thus to investigate the specific contribution of motor cortex (CM) in precision walking. Kinematic parameters were evaluated, in rats placed on a ladder (LTM) and a flat treadmill (FTM), before and weekly for 4 weeks after a unilateral injury to the representation of the hindpaw in the CM. Intact animals presented on the LTM a rostral shift of the step, as well as increased flexion for the ankle and the MTP causing changes in intra-limb coordination. Inter-limb coordination was also altered in favour of a tripod support. Following cortical injury, the kinematic parameters on the FTM were only slightly altered, while much more marked deficits appeared and persisted on the LTM. Those deficits included changes in angular excursions, intra-limb coordination, in addition to an important deficit of swing initiation and difficulty in correctly aiming for the rungs. To ensure accurate foot control on the LTM, the locomotor pattern had to be adapted. This study shows that the CM has an irreplaceable function on the control of certain locomotor parameters of the hindlimb when high precision is required. Late changes in kinematic parameters on the LTM after cortical injury suggest the development of individual strategies underlying improvement in overall performance on the LTM. This treadmill is therefore a new tool for assessing the contribution of various structures in precision locomotion.