Les anomalies d'excitabilité du cortex moteur primaire et leurs relations avec les troubles locomoteurs dans la maladie de Parkinson, Relationship between motor mortex excitability and locomotor disorders in Parkinsonian patients

THESE DE DOCTORAT DE
L’UNIVERSITE DE LA MEDITERRANNEE

Spécialité Neurosciences
Ecole doctorale des Sciences de la Vient ée t de la Sa

Présentée par
M. François VACHEROT

Pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITE DE LA MEDITERRANNEE

LES ANOMALIES D’EXCITABILITE DU CORTEX MOTEUR PRIMAIR E ET LEURS RELATIONS
AVEC LES TROUBLES LOCOMOTEURS DANS LA MALADIE DE PARKI NSON

Sous la direction de M. le Pr Jean A-ZPhULilAYi ppe

Soutenue le 27 septembre 2010

Devant le jury compos é de :
M. le Pr Luc DEFEBVRE (rapporteur)
M. le Pr Alain MAERTENS de NOORDHOUT (rapporteur)
M. le Pr André NIEOULLON (examinateur)
M. le Pr Jean-Philippe AZULAY (directeur de thèse)
Mme le Dr Christine ASSAIANTE (examinateur)
M. le Dr Shahram ATTARIAN (examinateur)
RESUME

Les travaux réalisés lors de cette thèsesu ro nlt ep ocrotrét ex moteur et les troubles
de la marche de patients atteints de la Pmaarlkinasdoine (dMeP ). L’atteinte fonctionnelle
des aires motrices corticales dans la MP eplt iclateiounr dimans la physiopathologie des
désordres moteurs a surtout été établie à pdaorntniére sd eissues des aires corticales des
membres supérieurs. L’analyse électrophysiolopgairq ue stimulation magnétique
transcranienne réalisée dans ces travaux de etxhplèseor éa les aires motrices corticales des
membres inférieurs et révélé des troublesi ldi’teéx cidtifafbérents de ceux classiquement
décrits dans les aires corticales des membireeusr ss. upEénr effet, il ressort principalement
de l’étude sur le membre inférieur une dedim ilnuat iofan cilitation intracorticale (FIC) alors
que la littérature décrit essentiellemaeinrte s pomuort rilcees s corticales des membres
supérieurs une altération des mécanismes inhsib itienturracorticaux. Les anomalies
corticales mises en évidence sont corrélése sp arvaemcè tlres locomoteurs affectés par la
maladie, longueur d’enjambée et vitesse deL’ anmalrcyhse. des patients avec et sans
traitement a permis de montrer que la supploné mdeonpatmatiniergique agit à la fois au
niveau cortical et locomoteur normalisanmte npta rltiels ldéeficits observés. Les anomalies
de FIC des aires corticales motrices des mefémrbiereusr s inparaissent donc être impliquées
dans la physiopathologie des troubles de ldan s malrac heMP et pourraient de ce fait
constituer un paramètre d’évaluation et un tohbéjraepcetuiftique de choix. L’utilisation de
la stimulation magnétique transcranienne r épéctoiutpivleée à la neuronavigation
permettrait d’explorer cette dernière piste.



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Relationship between motor cortex excitability andl ocomotor disorders in
Parkinsonian patients

This thesis aims to study the relationships b emtowteoer ncortex impairment and
locomotor disorders in Parkinsonian patientsM o(sPtP )o.f the previous studies have focused
on the upper limb cortical areas showing ntche oef xisatne imbalance in cortical
excitability, which mainly evolves towardso f a imsptaairteed intracortical inhibition.
However, just a few studies have been devro tteod tsoh e faexact cortical abnormalities
responsible for Parkinsonians’ gait disorderst. raThnesc ranial magnetic stimulation (TMS)
studies presented here demonstrate that theil eitxyc itaabbnormalities occurring in PP differ
between the cortical areas associated withr tahend lupopweer limbs, since defective
intracortical facilitation (ICF) processes nlwey rede tmeacited in the lower limbs cortical
areas. Furthermore, these specific excitaboilrmitayl iatbiens identified seem to be involve in
the genesis of the hypokinetic locomotor comspionncen tc orrelations were established
between the ICF level and the shortenetdh st(raindde bly ecnogrrelates, with the reduced
velocity). Patients were assessed with and dowpiatmhionuetr gic substitution treatment
(DST). We found that DST modified significantlhy tbhoet cortical excitability abnormalities
and the defective locomotor parameters. Impcaiilreitda tfoary processes in lower limbs
cortical areas may be involved in the patghyo pohfy sigoalito disorders in PD. This hypothesis
should be addressed in an experiment couplintgiv er eTpMeS tand neuronavigation.



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Mots clé s:cortex moteur primaire, locomotion, maladiek insdoen , Pastrimulation
magnétique transcranienne, excitabilité corftaiciallitea,t ion intracorticale, inhibition
intracorticale, longueur d’enjambée.

Keywords: primary motor cortex, locomotion, Parkinsona’sse ,d isetranscranial magnetic
stimulation, cortical excitability, intraacciloritaictailon , fintracortical inhibition, stride
length.


Laboratoire d’accue il :
CNRS, UMR 6149, Pôle 3C
Equipe “Développement et Pathologie de l’Action”
Université de Provence & CNRS – Centre Saint s Ch–a rClaese B – 3, Place Victor Hugo –
13331 Marseille cedex 03, FRANCE.
Telephone: +33.4.88.57.69.49.

Service hospitalier d’accu eil :
Service du Pr. Azulay – Pathologie du mouveômlenet d–e PNeurosciences cliniques –
Hôpital de la Timone – Bd. Jean Moulin, 13i3l85l Mea rCsedex 05, FRANCE.
Telephone: +33.4.91.38.65.79
Fax: +33.4.91.38.49.46







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Curriculum vitae


1996-1998 : Deug en Sciences du Sport (UFR STAPS rsMeaille).

1998-1999 : Licence en Sciences du Sport (mentBioienn )A.

1999-2002 : Diplôme d’Etat en Masso-Kinésithéra(piIeF MK Marseille).
Mémoire sur la neurophysiologie de la ldo’éulecutrr oetth érapie antalgique.

2002-2003 : Maîtrise en Sciences du Sport, fil« ièErnet raînement sportif et recherche »
(mention Bien).
Mémoire sur la stimulation magnétique trannscer aneiet n la maladie de
Parkinson.

2003-2004 : DEA de Neurosciences (mention ABien).
Mémoire sur les contributions senoriellreôsl aeu pcoostnutral dans la dystonie
cervicale.

ère2004-2005 : 1 année de thèse en Neurosciences (EDSVS Marse ille).

ème2005-2006 : 2 année de thèse en Neurosciences.

ème
2006-2007 : 3 année de thèse en Neurosciences.
ère 1 année d’école d’Ostéopathie (Institut Francnoiq-uBeri tda’Ostéopathie).

Vacherot F, Vaugoyeau M, Mallau S, Soulayarioalnt eS , C,A ssAzulay JP. Postural
control and sensory integration in cervicaal. Cdlysitno nNieurophysiol. 2007
May;118(5):1019-27.

ème2007-2008 : 4 année de thèse en Neurosciences.
ème
2 année d’école d’Ostéopathie.

ème2008-2009 : 5 année de thèse en Neurosciences.
ème
3 année d’école d’Ostéopathie.

Micallef J, Attarian S, Dubourg O, Gonnaud ePlM, JHY,o gSrtojkovic T, Bernard
R, Jouve E, Pitel S, Vacherot F, Remec AJzFa,b oJuo mEir, LA,l-Moussawi M,
Lefebvre MN, Attolini L, Yaici S, Tanesse D,M, FoPnotuegset J, Blin O. Effect of
ascorbic acid in patients with Charcot-Marie-Todiosetha se type 1A: a
multicentre, randomised, double-blind, plraocleblo-ecdo ntrial. Lancet Neurol.
2009 Oct 7.


4
Azulay JP, Cantiniaux S, Vacherot F, Vaugoyessauia nMt,e AC. Locomotion :
physiologie, méthodes d'analyse et classifeicsa tiporni ncdipaux troubles.
ENCYCL. MED. CHIR. NEUROL., 2009, n° FASC. 17005 D10. - 10 p.

2009-2010 : Soutenance de thèse en Neurosciences.
ème 4 année d’école d’Ostéopathie.

Azulay JP, Vacherot F, Vaugoyeau M. [Gait d:is ormdeecrhsanisms and
classification] Rev Neurol (Paris). 2010 Fe:b14;21-686.( 2)

Vacherot F, Attarian S, Eusebio A, Azulaya bJilP.i tEy xcoift the lower-limb area
of the motor cortex in Parkinson's disease. Nyesuiorlop h Clin. 2010
Aug;40(4):201-8.

Vacherot F., Attarian S., Vaugoyeau M., Azul. aAy mJo.t-oPr cortex excitability
and gait analysis on Parkinsonian patients. M o2v0 1d0 is(sous presse: MDS-10-
0339)


















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Remerciements

Tout d’abord, un grand merci à Jean-Philippe d’Aazvuolir ayaccepté de diriger ma thèse et
de m’avoir permis d’aborder les thématiques fisqcuieenst ique je souhaitais.

Merci à mon laboratoire d’accueil du CNRS : phSieb,, BSeornard Amblard, et plus
particulièrement Christine et Marianne, présue ntdéebs utd à la fin dans les moments
importants. « Grob » à toutes les deux.

Merci à Shahram Attarian pour son aide, son eenmseenigtn, sa disponibilité.

Merci à l’association France Parkinson pour stoine nsto um’encourageant à terminer cette
thèse.

Merci aux membres du jury de me faire l’hovnanleure rd ’éce