Physiopathologie de la Spasticité musculaire

Dr Nicolas Engrand

ANARLF21 novembre 2014

Pas de conflit d’intérêt

Hypertonie : augmentation du tonus musculaire

rigide spastique

composante nerveuse composante musculaire(raideur)

Rétractions musculo-tendineuses« contractures »

Spasticité : Définition

• Désordre moteur caractérisé par :

une exagération du tonus musculaire, qui est vitesse-dépendante,associé à des saccades tendineuses, résultant d’une hyperexcitabilité du réflexe d’étirement (composante

tonique)

Lance JW. Symposium synopsis ; 1980. p485-94

• S’intègre dans le syndrome pyramidal

• Pas de modèle expérimental

Syndlésionnel

Synd sous lésionnel

Choc spinal

phase réflexe

Réflexe d’étirement spasticité

Afférences proprioceptives

Efférences motricesmotoN alpha

Composante phasique

BrèveLiée à la vitesse d’étirement

Hyperreflexie « tendineuse » et clonus

Composante tonique

Moins puissanteMaintenue pendant toute la

durée de l’allongement

Maintien de la posture

= augmentation de la contraction d’un muscle en réponse à son propre étirement.

Réflexe d’étirement = réflexe myotatique

afférence Ia

antagoniste

agoniste

Physiologie du réflexe d’étirement

Interneurone inhibiteur sur le motoneurone α antagoniste

Contrôle de l’activité du motoneurone alphaInhibition réciproque Ia

afférence Ia

antagoniste

agoniste

INI

Mukherjee. Frontiers in Neurol, 2010 ; 149 : 1-10

Contrôle de l’activité du motoneurone alphaInhibition récurrente (Renschaw)

afférence Ia

antagoniste

agoniste

R

Mukherjee. Frontiers in Neurol, 2010 ; 149 : 1-10

Contrôle de l’activité du motoneurone alphaInhibition autogénique Ib

fonction de protection du muscle en cas d’étirement trop intense

afférence Ib

agoniste

IN Ib

Mukherjee. Frontiers in Neurol, 2010 ; 149 : 1-10

fibre Ia

motoneurone

fibre Ia

acide aminé excitateur

GABA

Contrôle de l’activité du motoneurone alphaInhibition pré-synaptique

synapse axono-axonale

__

_

+ ++ +

Voie pyramidale : - activité volontaire- innervation réciproque

Fx : - cortico-spinaux- réticulo spinal latéral

Fx : - réticulo-spinaux- vestibulo-spinal- système monoaminergique (voie coeruleo-spinale,

noyau du raphé)

Inhibition RenshawInhibition Ib

Voies descendantes des systèmes Inhibiteurs supra-spinaux :

Voie finale commune

Renforcement des boucles réflexes spinales

Libération des voies segmentaires

Hyperexcitabilité réflexes spinaux

Inhibition présynaptique

Inhibition Ib

MS : FlexionMI : Extension

ParésieSpasticité - prononcée

Inhibition présynaptique

Inhibition récurrente

MS : FlexionMI : Flexion

Paralysie + complèteSpasticité sévèreSpasmes spontanés ou provoqués

Decq. Neurochirurgie, 2003 ; 49 :163-84Marra. Acta Neurochir Suppl, 2007 ; 97 (Pt 1) : 173-80Dietz. Handb Clin Neurol, 2012 ; 109 : 197-211

TC, HSA, HTIC (agression cérébrale moins systématisée)

- MS en F ou E- MI en F ou E- torticolis- rigidité axiale en extension

« Spasticité maligne »± troubles neurovégétatifs (« diencephalic seizure »

jeunes, anoxie, LAD, lésions diencéphale)Zafonte. J Head Trauma Rehabil. 2004 ; 19 : 89-100Cuny. Neurochirurgie, 2003 ; 49 : 289-92Becker. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 1999 ; 66 : 114

Groupes musculaires les + fréquemment atteints

• MS : palmairesfléchisseurs doigtsbiceps brachialgrand pectoral

• MI : adducteurs de la cuissequadricepstriceps sural

• Cou : trapèzesSCM

Echelle de spasmes de Penn

0 : absence de spasme.

1 : spasmes modérés induits par des stimulations sensorielles ou la mobilisation passive.

2 : spasmes spontanés < 1 / heure.

3 : spasmes spontanés entre 1 et 10 / heure.

4 : plus de 10 spasmes / heure.

Penn. N Engl J Med. 1989 ; 320 : 1517-21

Spasmes spontanés

Rôle de la douleur

Mertens. Neurochirurgie, 2003 ; 49 : 154-62Kakinohana. Br J Anaesth. 2006 ; 96 : 88-94

Interneuroneenképhalinergique

spasticité

Afférences extrinsèques

fibres Ad et C

d

Plasticité neuronale

Tetzlaff. Nature neurosciences, 2009;12:1077-79Krenz. Neuroscience, 1998 ; 85 : 443-58

Hyperexcitabilité neuronale

Plasticité neuronale

Création de contacts par les interneurones

Phase initiale

Phase tardive Up regulationrécepteurs post-synaptiques

Down regulationrécepteurs post-synaptiques

Renforcement des circuits existants

Hypersensibilité des récepteurs aux neurotransmetteurs

Hyperexcitabilité neuronale

Deck. Neurochirurgie, 2003 ; 49 : 163-84Bach-y-Rita. Paraplegia, 1993 ; 31 : 82-7

Résistance musculaire passive

O'Dwyer. Brain, 1996 ;119 : 1737-49Salazar-Torres. Disabil Rehabil, 2004 ; 26 : 756-60Dietz. Handb Clin Neurol, 2012 ; 109 : 197-211

Etirementdu muscle

Reflexemyotatique

Dépend de la vitesse d’étirement

Résistance élastique passive

Dépend de l’étirement, mais pas de la vitesse

Raideur musculaire

spasticité

Distinction entre ces deux composantes : EMG

En résumé

Interruption des voies descendantes inhibitrices

Hyperexcitabiliténeuronale

Plasticité neuronale Up régulation des rcp post-synaptiques

Renforcement des circuits existants

Afférences normales

Hyperactivité motoN a

spasticité

Raideur musculaire passive

Épines irritatives

Dietz. Handb Clin Neurol, 2012 ; 109 : 197-211Deck. Neurochirurgie, 2003 ; 49 : 163-84

Terson de Paleville. Transl Stroke Res. 2011; 2 : 463–473Laffont. Arch Phys Med Rehabil. 2003; 84(6):906–8

Roth. Am J Phys Med Rehabil. 1997; 76:262–7

Rigidité thoracique

contre-pression abdominale

• Absence de corrélation entre spirométrie et SAM

CASE REPORTBaclofen Pump Int ervent ion for Spast icit y Af fect ingPulmonary Funct ion

Deanna Britton, MS, CCC-SLP, BC-NCD1; Barry Goldstein, MD, PhD1–3; Jill Jones-Redmond, MS, CCC-SLP1,4;Peter Esselman, MD1,2

1Harborview Medical Center, Seattle, Washington; 2Department of Rehabilitation Medicine, University ofWashington, Seattle, Washington; 3Spinal Cord Injury & Disorders Strategic Health Care Group, VeteransAdministration Puget Sound Health Care System, Seattle, Washington; 4Overlake Medical Center,Bellevue, Washington

Received August 5, 2004; accepted June 2, 2005

Abst r actInt roduct ion: Muscle spasticity may adversely affect pulmonary function after spinal cord injury (SCI).However, there is limited information regarding the treatment of spasticity as a determinant of pulmonaryfunction. This study presents the case of a man with C4 tetraplegia who had severe spasticity and difficultyweaning from ventilatory support.Met hods: Case presentation.

Result s: Severe spasticity likely contributed to respiratory compromise in this patient. Successful and rapidweaning from the ventilator occurred within 3 weeks of baclofen pump placement.Conclusions: Randomized clinical trials among SCI patients with significant spasticity are needed todetermine whether intervention with a baclofen pump facilitates earlier ventilatory weaning.

J Spinal Cord Med. 2005;28:343–347

Key Words: Spinal cord injuries; Spasticity; Ventilator weaning; Baclofen pump; Respiratory impairment;Tetraplegia

INTRODUCTIONDespite the overall decline in mortality for patients withspinal cord injury (SCI), pulmonary complications area leading cause of mortality in patients in the acute andchronic phase after tetraplegia (1). Respiratory impair-ments after cervical SCI are caused by compromise of therespiratory muscles, such as the diaphragm, abdominal,and intercostal muscles. These changes result in de-creased vital capacity, diminished cough strength, andincreased risk of atelectasis, pneumonia, hypoxemia, andsleep disorders. Skeletal deformities and autonomicchanges also contribute to a decline in pulmonaryfunction after SCI (2).

Spasticity may also adversely affect pulmonaryfunction. Silver & Lehr (3) described 3 patients with C4and C5 SCI who experienced dyspnea associated withdiaphragmatic spasticity. Spasticity of truncal muscles(intercostals and abdominals) has been reported to

impair pulmonary function. For instance, Laffront et al(4) described a patient with a C4 American Spinal InjuryAssociat ion (ASIA) grade A SCI whose breathlessness wasattributed to spastic abdominal contractions. However,there is little informat ion regarding the treatment ofspasticity as a determinant of pulmonary function afterSCI. Treatment of spasticity with enteral medicationsmayhave limited effectiveness and may have side effects nottolerated by patients (5). The use of intrathecal baclofenisoften an effective alternative to oral medications for thetreatment of severe spasticity (6,7).

Ventilator weaning is often challenging for personswith high-level tetraplegia because of mult iple factors.Respiratory failure results from decreased vital capacity,arterial hypoxemia and hypercarbia, pneumonia, atelec-tasis, and sleep disorders, and may present acutely aftera SCI, but may also present years after the injury (8,9).

We describe a patient with C4 tetraplegia who hadsevere spasticity and difficulty weaning from ventilatorysupport until a baclofen pump was implanted fortreatment of spasticity.

CASE REPORTA 55-year-old man was injured in an accident resulting inC4 ASIA grade A tetraplegia, requiring ventilatory

Please address correspondence to Deanna Britton, MS, CCC-SLP, BC-NCD, Speech-Language Pathology Clinical Specialist,Harborview Medical Center, 325 Ninth Avenue, Box 359819,Seattle, WA 98104; phone: 206.731.2409 (e-mail: deanna@u.washington.edu).

Baclofen Pum p Int ervent ion 343

#9

Heures sans VM Capacité vitale

Homme 55 ans,Tétraplégie C4 traumatique avec dépendance ventilatoire.Echec TTT médical po (baclofène, valium, tizanidine)

6 mois : pompe ITB, niveau T6-T7 (introduction L4-L5), 240 μg/j

Dyssynergie vésico-sphinctérienne

Distension vésicale

Fibres groupe II

détrusor

sphincter

Pont : noyaux régulateurs

Dyssynergie vésico-sphinctérienne

Distension vésicale

Fibres groupe II

détrusorRéflexes A delta et C- centres sacrés- stimulation pΣ

sphincter

Pont : noyaux régulateurs

Dyssynergie vésico-sphinctérienne

détrusor

sphincter

Réflexes périnéaux :- bulbo-caverneux- stimulation périnéale, anale, sus-pubienne, cuisse, gland …

Pont : noyaux régulateurs

Réflexes A delta et C- centres sacrés- stimulation pΣ

Nociception Hyperréflexie sympathique

- Récepteurs thermo-algiques- Récepteurs viscéraux sensibles à la distention

Fibres nociceptives de type C

Efférences sympathiques (T5-L2)

Physiopathologie HRS

Gao. Clin Auton Res. 2002 ; 12 : 457-64Hambly. Anaesthesia. 1998;53:273-89

Stimulation nociceptive

Activation Σ exagérée V/C, HTA

Baroréflexe préservé bradycardie

Atteinte > T5

NAd plasmatique modérée Se à la NAd

fibre Ia

motoneurone

fibre Ia

Rétablir l’inhibition pré-synaptique

acide aminé excitateur

GABAbenzodiazépines

__

_

+ ++ +

Baclofène (1965)

agoniste GABA B

BaclofèneΘ

__

_

+ ++ +

fibre Ia

fibre Ia

motoneurone

acide aminé excitateur

GABA

Arnon. 2001, JAMA 285 ; 1059-1070

Faut-il traiter la spasticité en réanimation ?

52 patients varus équinAVC, TC, Encéphalopathie post anoxique10 sem (± 3 sem) : Botox IM vs placébo IM, randomisé double aveugle

+/- 2è injection optionnelle à + 12 semaines

A + 12 semaines

Botox IM (n=26)

☐ placébo IM (n=26)

Après 12 semaines

Botox IM (n=25)

☐ placébo IM (n=26)

Injection optionnelle à 12 Sem : groupe botox initial : 10 / 26groupe placébo initial : 15 / 26 (p=0,26)

27 patients ITB depuis 5 ans±1 an ½

n Durée tttpréalable (mois)

Dose moyen fin 1ère

année

répartition

Groupe 1Arrêt ITB

7 60 ± 15 189 γ /j 5 SEP2 trau medull

Groupe 2diminution ITB de 40 %

10 65 ± 23 290 ± 200 8 SEP1 AVC1 trau medull

Groupe 3Maintien ITB

10 290 7 SEP1 AVC1 trau medull1 TC

Gassmann. Nature review Neuroscience. 2012;13:380-94

Early gene protein (fos, jun, krox24)

Coma recovery scale-revised

Délai depuis lésion (mois) Dose baclofène (µg/j)

HSA 10 200

HIP 11 249

TC 12 399

TC 7 300

Enceph post anoxique 6 325

Garçon 8 ans, TC grave, LADSpasticité sévèreITB à 2,5 moisPL quotidiennes

Homme 18 ans, TC grave, HSA+ LADSpasticité sévèreITB à 1,5 moisPL quotidiennes

Hypothèses physiopathologiques

Margetis. Neuromodulation, 2013Pistoia. CNS Drugs, 2010;24:625-38Sara. Arch Phys Med Rehabil, 2009;90:1245-9Taira. Prog Brain Res, 2009;177;317-28

• Réduction des informations proprioceptives : qui pourraient interférer avec lemaintien de l’attention

• Réduction de l’activité sérotoninergique : modulation des cycles veille/sommeil

• Amélioration de la conduction axonale des neurones lésés

• Stimulation des neurones à oréxine de l’hypothalamus (régulation des étatsveille /sommeil)

• Restauration de la fonction du noyau réticulaire thalamique (TRN)

• Reconnexion de boucles cortico-thalamo-corticales

• Restauration de la transmission gabaergique intra-corticale : lutte contrel’hyperexcitabilité des réseaux corticaux

Hypothèses physiopathologiques

Concentration de baclofène dans le cerveau ?

ITB serait-il efficace chez les patients non spastiques ?

A retenir

1. Les troubles apparaissent en réanimation

2. Mécanismes adaptatifs

(interruptions des voies inhibitrices descendantes, plasticité neuronale,

up régulation des récepteurs post-synaptiques, modifications musculaires propres)

3. Thérapeutiques faciles à mettre en œuvre en réanimation

4. Intérêt des traitements précoces ?