Les blessures à la moelle épinière affectent les patterns de marche des chats

Marcher, c’est un processus assez complexe qui fait intervenir plein de parties du corps. Chez les animaux, comme les chats, la Moelle épinière joue un rôle super important pour contrôler comment les pattes bougent en marchant. Ce contrôle est aidé par des circuits dans la moelle épinière, qui peuvent créer des motifs de mouvement sans avoir besoin de signaux directs du cerveau. Ces circuits sont influencés par les infos du cerveau et par les signaux provenant des muscles et d’autres parties du corps.

Quand il y a une blessure à la moelle épinière, le fonctionnement de ces circuits peut changer. Ça peut donner lieu à des motifs de marche différents et influencer comment les pattes bougent. La plupart des Blessures de la moelle épinière chez les humains ne coupent pas complètement la connexion entre le cerveau et la moelle épinière. Certains chemins fonctionnent encore, ce qui peut aider à conserver un peu de capacité à marcher.

Les chercheurs utilisent des modèles animaux pour étudier comment les blessures de la moelle épinière affectent le mouvement. Une méthode courante est de créer une hémisection latérale, où un côté de la moelle épinière est coupé, ce qui affecte comment les signaux circulent dans la moelle épinière. Ce modèle imite certaines conditions observées chez les humains, comme le syndrome de Brown Séquard.

Plusieurs études ont montré que quand un animal subit une hémisection latérale, le mouvement des pattes peut devenir inégal. Une patte peut mettre plus de temps à se balancer ou passer plus de temps au sol que l’autre. Cependant, les façons précises dont ces changements se produisent et comment ils sont liés au contrôle des Mouvements des pattes ne sont pas encore totalement comprises.

Dans cette étude, les chercheurs ont créé un modèle informatique pour comprendre les effets d’une hémisection latérale sur les motifs de marche des chats. Ils voulaient voir comment les différentes parties du système nerveux, comme les signaux du cerveau et le Retour sensoriel des pattes, travaillent ensemble pour contrôler le mouvement à différentes vitesses.

#Comprendre le Modèle

Les chercheurs ont utilisé un modèle basé sur des données provenant de chats avec différentes conditions de moelle épinière. Le modèle visait à reproduire comment les membres arrière bougent en marchant sur un tapis de course. Ils ont étudié à la fois les cas de blessures complètes de la moelle épinière et les conditions où certaines fonctions spinales étaient encore intactes.

Les circuits de la moelle épinière dans le modèle incluent des générateurs de rythme pour les mouvements de flexion et d'extension, qui alternent pour permettre la marche. Ces générateurs de rythme sont influencés par les signaux du cerveau et le retour sensoriel des pattes, qui aident à ajuster le timing des mouvements.

Le modèle peut fonctionner dans plusieurs états selon la vitesse à laquelle l’animal marche et si ses voies spinales sont intactes ou non. Si la moelle épinière est complètement coupée, la marche dépend entièrement du retour des membres. Si la moelle est partiellement intacte, les infos du cerveau peuvent aider à guider les mouvements en plus du retour sensoriel.

#Simuler Différentes Conditions de Marche

Pour étudier les effets d’une hémisection latérale, les chercheurs ont utilisé le modèle pour simuler comment les chats marcheraient sur un tapis de course, en ajustant les vitesses et les conditions. Ils ont émis l’hypothèse que le côté du corps intact serait principalement contrôlé par les infos du cerveau, tandis que le côté blessé compterait plus sur le retour sensoriel des membres.

Ils ont utilisé deux motifs de marche sur tapis : le tapis à ceinture unie, où les deux pattes avancent à la même vitesse, et le tapis à ceinture séparée, où une patte avance plus vite que l’autre. Pour chaque condition, ils ont regardé comment la durée des cycles (le temps entre les pas), les durées de stance (le temps passé avec la patte au sol), et les durées de swing (le temps pendant lequel la patte est en l'air) changeaient à différentes vitesses.

#Marche à Ceinture Unie

En simulant la marche sur tapis à ceinture unie, les chercheurs ont observé que le côté intact du modèle se comportait de manière similaire à un chat avec une moelle épinière intacte, montrant les changements attendus dans les durées de cycle et de phase à mesure que les vitesses augmentaient. Pendant ce temps, le côté avec l’hémisection latérale présentait des différences significatives, notamment des temps plus longs dans la phase de swing et des temps plus courts dans la phase de stance.

Après avoir collecté des données sur des chats ayant subi une hémisection latérale, les chercheurs ont constaté que des motifs similaires émergeaient. Le côté intact des chats maintenait les motifs de mouvement attendus, tandis que le côté blessé avait des durées de swing plus longues par rapport à la patte intacte.

#Marche à Ceinture Séparée

Dans la marche à ceinture séparée, les résultats étaient plus marqués. Quand le côté intact marchait sur le tapis lent, il y avait peu de changement dans ses caractéristiques de mouvement, tandis que le côté blessé montrait des ajustements significatifs. En particulier, les temps de swing augmentaient énormément du côté qui marchait sur le tapis plus rapide, entraînant un motif de mouvement moins coordonné entre les deux côtés.

Les mêmes tendances ont été observées dans les données expérimentales collectées chez les chats. Les durées de swing pour le côté qui marchait sur le tapis rapide devenaient plus longues que les durées de stance, ce qui était un indicateur clair du déséquilibre résultant de l’hémisection.

#Effets de la Vitesse sur les Motifs de Mouvement

Les prévisions du modèle suggéraient qu'à mesure que la vitesse de marche augmentait, les motifs de mouvement du chat changeraient. Pour le côté intact, une vitesse accrue entraînait des temps de cycle plus rapides et des phases de stance plus courtes. Pour le côté blessé, cependant, le retour des muscles de la patte jouait un rôle crucial pour dicter le timing des mouvements.

Le modèle indiquait que la présence d'un retour sensoriel des pattes était essentielle pour contrôler le mouvement après une blessure médullaire. Ce retour aidait à ajuster le timing du mouvement, compensant la perte de signaux directs du cerveau.

#Observations Après l'Hémisection

Après l'hémisection latérale, les résultats expérimentaux ont indiqué que la symétrie entre les jambes diminuait lorsque la patte blessée était placée sur le tapis rapide. Cette asymétrie devenait plus marquée avec l’augmentation de la vitesse.

Quand la patte blessée était placée sur le tapis lent, les motifs de mouvement étaient de nouveau plus similaires à ceux des chats intacts. Ça suggère une stratégie de réhabilitation possible où l'utilisation de différentes vitesses de tapis pourrait aider à restaurer des motifs de mouvement plus symétriques après une blessure.

#Conclusion

Cette étude met en avant le rôle important à la fois des infos du cerveau et du retour sensoriel dans le contrôle des mouvements des pattes durant la marche. Les résultats suggèrent que différents côtés de la moelle épinière peuvent fonctionner de manière différente après une blessure, entraînant des changements dans la façon dont les animaux marchent.

Utiliser des modèles computationnels aux côtés des données expérimentales est super utile pour comprendre ces interactions complexes. De futures recherches pourraient s’appuyer sur ces résultats pour explorer d'autres options de récupération pour les personnes ayant des blessures de la moelle épinière, menant potentiellement à de meilleures méthodes de réhabilitation qui promouvront des motifs de mouvement plus efficaces.

Globalement, l'étude souligne l'importance de comprendre comment le système nerveux s'adapte aux blessures et comment cette adaptation peut informer les pratiques de réhabilitation pour les animaux et les humains.