CHAPITRE II Revue de la littérature

Table des matières

En 2001, les traumatismes reliés aux accidents en véhicule motorisé ont été la première cause de mort suite à un accident (National center for health statistics 2001) et la troisième cause de blessures non fatales aux Etats-Unis (CDC 2001). Suite à un accident en véhicule motorisé, l’entorse cervicale ou coup du lapin est la blessure la plus fréquemment traitée dans les salles d’urgence des hôpitaux américains (Quinlan et al. 2004). Le risque de blessures de même que les blessures entraînant une symptomatologie long terme survenant suite à une collision par l’arrière sont plus élevés que pour les collisions frontale ou latérale (Svensson et al. 2000). Pour ces raisons, nous limiterons l’analyse détaillée des événements survenant lors d’un accident en véhicule motorisé aux accidents par l’arrière. Il convient cependant de noter que les décès sont plus fréquents pour les collisions frontales (Watanabe et al. 2000).

Le coup du lapin est un phénomène complexe rencontré chez les utilisateurs de véhicules motorisés lors d’un accident. Il n’existe pas de définition universelle du coup du lapin mais il est certain que cette appellation exclue toute fracture ou dislocation du rachis cervical. De façon générale, le coup du lapin (ou «whiplash») peut être défini comme une blessure musculaire, articulaire ou ligamentaire du conducteur ou d’un passager qui survient à la suite d’une forte accélération de la tête. Cette accélération entraîne un mouvement violent du cou sans toutefois que la tête ne subisse un traumatisme causant une perte de conscience. Ainsi, s’il y a blessure à la tête lors de l’accident, le diagnostic de traumatisme crânien est retenu. Le syndrome du coup du lapin est constitué de l’ensemble des signes et symptômes rapportés par les patients suite à un accident en véhicule motorisé. L’expression «troubles associés à l’entorse cervicale» (TAEC) a déjà été utilisée pour désigner le syndrome du coup du lapin. L’appellation TAEC n’est pas retenue ici puisqu’il s’agit d’une désignation restrictive suggérant la présence d’une entorse cervicale. De plus, cette appellation n’est en fait qu’une pauvre traduction de l’expression anglaise «whiplash associated disorders» (WAD). Parmi les symptômes associés au syndrome du coup du lapin, on compte la douleur aiguë et chronique au cou, à l’épaule ou au bras, la douleur à la mâchoire, les maux de tête, les troubles de l’équilibre, les problèmes oculaires, le tinnitus, les nausées, les paresthésies, la faiblesse des membres supérieurs, la douleur au bas du dos, ainsi que des troubles de la concentration, d’attention et de mémoire (Spitzer et al. 1995).

Le syndrome du coup du lapin est particulièrement controversé puisque les patients se plaignent d’une pléiade de symptômes difficilement explicables par le type de traumatisme subi. En fait, Bogduk et Lord (1998) parle de ce syndrome comme étant l’un des syndromes les plus méconnus de la colonne vertébrale. En outre, certains patients développeront des symptômes chroniques qui dureront bien au-delà de la période de guérison naturelle pour un traumatisme des tissus dits «mous» (muscles, ligaments ou tissus articulaires). Pour complexifier la problématique, la majorité des blessures susceptibles de résulter d’un accident de la route demeure invisible à la radiographie conventionnelle (Taylor et Kakulas 1991) car celle-ci manque de sensibilité pour détecter ce type de blessure. En effet, la radiographie osseuse ne permet pas de visualiser les tissus mous parce que ces derniers possèdent une densité proche de l’eau et ne sont pas calcifiés. Conséquemment, certains scientifiques se demandent si la problématique du coup du lapin relève plutôt du psychologique que du somatique (Freeman et al. 1999). En effet, il semble que certaines blessures suite à un coup du lapin surviennent lors d’accélérations céphaliques normalement bien tolérées lorsque des accélérations similaires surviennent dans la vie quotidienne (Allen et al. 1994). De plus, Castro et al. (2001) ont montré qu’environ 20% des sujets soumis à une collision placebo (accélération de 0.03 g, mais avec le bruit et la visualisation d’une scène d’accident) présentaient des symptômes suite à celle-ci. Ainsi, les patients décrivant des symptômes suite à un accident en véhicule motorisé sont souvent perçus comme des imposteurs en mal de compensations financières ou comme des hypochondriaques (Freeman et al. 1999). De plus, une étude canadienne a montré récemment que le nombre de réclamations suite à un accident en véhicule motorisé semble fortement lié à la possibilité d’obtenir une compensation monétaire (Cassidy et al. 2000).

Bien que controversé, on ne peut ignorer que l’incidence du coup du lapin dans les sociétés industrialisées est d’environ 100 par 100000 habitants et qu’environ 20% des victimes d’un accident de la route développeront des douleurs chroniques dont la moitié souffrira de douleurs sévères (Barnsley et al. 1994). Une extrapolation de ces chiffres (en considérant une espérance de vie de 70 ans) permet de prédire une prévalence de douleurs chroniques suite à un coup du lapin de 1% pour la population en général et 0,4% des gens auront des douleurs sévères suite à ce phénomène. De plus, Cote et al. (2000) ont montré que les symptômes de douleur cervicale et de mal de tête étaient plus prévalents chez les individus ayant subi un accident de la route que chez une population contrôle n’ayant pas subi d’accident automobile. Les études récentes de Quinlan et al. (2004) et Cassidy et al. (2000) estiment plutôt l’incidence du coup du lapin à 328 et 598 par 100000 habitants, respectivement. Ceci suggère que le taux de blessures cervicales suite à un accident en véhicule motorisé soit plus élevé que les premières estimations. Quinlan et al. (2004) ont aussi montré que les femmes, les adolescents (15-19 ans) et les jeunes adultes (20-24 ans) étaient plus à risque de développer des blessures cervicales suite à un accident en véhicule motorisé. L’aspect positif, par contre, est que le pronostique des blessures suite à un coup du lapin est favorable. En effet, selon Spitzer et al. (1995), 87% des individus ayant souffert d’une blessure suite à un accident automobile seront guéris à l’intérieur des six mois suivant l’accident. Par contre, les individus qui reçoivent encore des compensations financières (13%) au-delà des six premiers mois d’indemnisation représentent 46% de tous les frais déboursés par les assureurs (Spitzer et al. 1995). Cette statistique rappelle la situation prévalant pour les indemnisations des douleurs lombaires suite à un accident du travail où une minorité d’individus effectuent la majorité des réclamations. Parmi les facteurs permettant de prédire la persistance de symptômes à long terme chez les individus ayant subi un coup du lapin, on note la sévérité initiale de la blessure cervicale, les antécédents de douleurs cervicales ou céphaliques et la présence de troubles cognitifs ou psychologiques après l’accident (Radanov et Sturzenegger 1996).

Une autre statistique intéressante montre que près de 6% des victimes d’un accident en véhicule motorisé souffriraient d’incapacités chroniques les empêchant de retourner au travail après un an (Evans 1992). Selon les assureurs, 68 à 85% des remboursements totaux pour les accidents en véhicule motorisé concernent les douleurs chroniques cervicales et lombaires (Insurance Institute for Highway Safety 1995). Selon les données recueillies en Saskatchewan, les coûts totaux liés aux conséquences d’un accident de la route ont grimpé entre 1992 et 1994, passant de 160 à 237 millions de dollars (Cote et al. 2000). Aux États-Unis, on estimait les coûts annuels reliés au syndrome du coup du lapin à 19 milliards de dollars en 1995.

Malgré le manque d’explication clinique des symptômes rapportés par les victimes d’un coup du lapin, certains mécanismes de blessure ont été proposés. En premier lieu, il est connu que les forces impliquées dans un accident automobile sont considérables : lors d’un impact à 13.1 km/h (1.9 g enregistré au niveau de la voiture), la tête peut subir une accélération maximale de 5 g pendant la phase d’extension cervicale (Severy et al. 1955). Cependant, Severy et al. (1955) ont montré qu’un sujet pouvait répondre différemment (accélération céphalique maximale de 2.9 g) à un impact similaire présumément grâce à une pré-tension de la musculature cervicale. Szabo et al. (1994) ont rapporté qu’un impact à 15-16 km/h causant un changement de vitesse de 8 km/h du véhicule accidenté entraînait une accélération maximale variant entre 5 à 6 g . Subséquemment, l’accélération résultante maximale enregistrée au niveau de la tête variait entre 10 et 13 g . Ainsi, ces premières observations permettent de montrer que l’accélération subie par la tête peut-être de deux à trois fois supérieure à celle que subit le véhicule. De plus, ces premières observations tendent à suggérer que la musculature cervicale peut jouer un rôle lors de la stabilisation de la tête sur le tronc, du moins si elle est activée avant le début de l’impact. On a longtemps cru que les blessures subies au cou résultaient d’un mouvement d’hyperextension et/ou d’hyperflexion de la région cervicale. En fait, Ono et al. (1997) ont observé qu’une accélération linéaire de 4 g entraînait un mouvement d’extension cervical d’environ 50°. Cependant, de récentes évidences scientifiques remettent en question que ce mouvement soit le seul responsable des blessures cervicales.

Figure 1 : Séquence des événements biomécaniques survenant lors d’un impact par l’arrière en automobile.

Avant de décrire les mécanismes de blessure possibles suite à un accident en véhicule motorisé, une description des mouvements généralement observés lors d’un tel accident s’impose (figure 1). Il faut noter que la présente description des événements suite à un accident en véhicule motorisé est applicable aux passagers d’un véhicule heurté par l’arrière. D’un point de vue biomécanique, il semble que le mouvement global de la région cervicale, autant chez les cadavres que chez des sujets sains, demeure toujours à l’intérieur des limites physiologiques lors d’un accident en véhicule motorisé (Bogduk et Yoganandan 2001). Globalement, lors d’un impact en véhicule motorisé par l’arrière, le corps du passager demeure immobile pendant les 20 premières millisecondes (ms). Le premier mouvement est celui des hanches et de la région lombaire qui se déplacent vers le haut et l’avant. Ce n’est qu’environ 50 ms suivant l’impact que la portion supérieure du tronc se déplace supérieurement et antérieurement (McConnell et al. 1993; McConnell et al. 1995). Le mouvement vers le haut du tronc engendre une compression du bas vers le haut du rachis cervical. Cette compression axiale au niveau du rachis cervical rendrait ce dernier plus susceptible aux blessures en diminuant sa rigidité face aux forces de cisaillement (Watanabe et al. 2000). L’accélération vers le haut subie par le cou à ce moment peut varier entre 1.0 et 1.5 g . Conséquemment, la région cervicale adopterait une courbure en « S » entre 50 et 75 ms après un impact par l’arrière en véhicule motorisé (Grauer et al. 1997; Kaneoka et al. 1999). Bien qu’à ce moment les mouvements globaux de la région cervicale n’excèdent pas les limites physiologiques, de façon segmentaire, la région cervicale basse devient alors en hyperextension alors que la région cervicale haute est en hyperflexion. Environ 120 ms suivant l’impact, le centre de gravité de la tête se situe postérieurement au tronc (par rapport à la 7e vertèbre cervicale), causant un mouvement d’extension cervicale. À ce moment, le rachis cervical adopte une posture en « C » caractéristique du mouvement d’extension cervicale. L’élévation vers le haut du tronc atteint son maximum environ 200 ms après le début de l’accélération linéaire. C’est aussi à ce moment que la tête atteint l’amplitude maximale d’extension cervicale. Dépendamment de la position de l’appui-tête et des propriétés du siège, l’angle maximal d’extension atteint par la tête peut atteindre 45°. Ensuite, le tronc, le cou et la tête redescendent pour revenir à la position initiale vers 300 ms avant d’entreprendre la phase du contrecoup. Environ 400 ms après le début de l’accélération linéaire, la tête atteint son excursion maximale vers l’avant. Ce mouvement de translation vers l’avant de la tête sera exagéré par l’application des freins après l’accident et par la présence d’une ceinture de sécurité. À ce moment, le cou est en flexion et la tête est vulnérable à un traumatisme avec le volant ou encore le tableau de bord du véhicule. Finalement, le mouvement du coup du lapin se termine entre 400 et 600 ms après l’impact initial alors que le tronc, le cou et la tête reviennent à la verticale (position initiale) tout en demeurant immobiles.

De façon générale, un mécanisme de blessure correspond à un événement particulier de la cascade d’événements survenant suite à un coup du lapin. Cet événement est identifié comme étant potentiellement dangereux en raison des contraintes biomécaniques ou neurologiques qu’il impose sur les tissus. Une brève description des mécanismes de blessure proposés précédemment dans la littérature sera effectuée dans les prochaines sous-sections.

Ce mécanisme de blessure proposé par Macnab (1966) a certainement été le mécanisme le plus populaire et le plus souvent décrit. Ce mécanisme de blessure repose principalement sur le principe que, lorsque le tronc sera poussé vers l’avant suite à l’accélération du véhicule, l’inertie de la tête causera un mouvement d’hyperextension du rachis cervical. Ce mouvement excessif du rachis cervical engendrerait alors de grandes forces de compression au niveau des structures postérieures du rachis cervical et des forces de traction au niveau des structures antérieures du rachis cervical. Les structures cervicales postérieures permettant de résister à ce mouvement d’extension sont les piliers et les surfaces articulaires et partiellement les disques intervertébraux (portion postérieure). Par contre, les structures vertébrales antérieures sont étirées par ce mouvement d’extension cervicale : musculature cervicale antérieure, le ligament longitudinal antérieur, les capsules articulaires unco-vertébrales et la portion antérieure des disques intervertébraux. C’est d’ailleurs pour éviter ce mouvement d’hyperextension cervicale que les appuis-tête furent incorporés obligatoirement dans les véhicules dès 1969. Tel que mentionné précédemment, l’amplitude de mouvement global du rachis cervical dépasse rarement les limites physiologiques de mouvement suite à un accident en véhicule motorisé. Il devient alors difficile d’expliquer que la compression ou la traction des tissus vertébraux puissent engendrer une blessure alors que des mouvements d’amplitude similaire sont effectués quotidiennement sans causer de blessure. Il convient cependant de se questionner si les autres variables cinématiques quantifiant le mouvement céphalique d’extension (vitesse et accélération angulaires) sont comparables lors d’un accident automobile et lors de mouvements intentionnels du rachis cervical.

Il faut cependant noter que l’hyperextension cervicale suivant un accident en véhicule motorisé n’est pas impossible. En effet, lors d’une grande accélération linéaire vers l’avant, il est possible que le tronc du passager soit fortement poussé vers le haut et que la base du cou soit entraînée au-dessus de l’appui-tête pouvant alors causer un mouvement d’hyperextension cervicale. Aussi, il est possible que de grands sujets ou des sujets n’ajustant pas correctement leur appui-tête puisse subir une hyperextension cervicale suite à un accident en véhicule motorisé.

Ce mécanisme de blessure surviendrait tardivement suite à l’impact par l’arrière lors de la phase du contrecoup. À ce moment, le rachis cervical adopte une posture en flexion. Cette flexion imposée du rachis cervical entraîne des forces de compression au niveau des structures antérieures et des forces de traction au niveau des structures postérieures du rachis cervical. Les structures cervicales antérieures permettant de résister à ce mouvement de flexion sont les disques intervertébraux et les corps vertébraux. Alternativement, les structures vertébrales postérieures sont étirées par ce mouvement de flexion cervicale : capsules des articulations zygapophysaires, les piliers articulaires, le ligament nucal, le ligament jaune et la musculature cervicale postérieure. Aussi, la flexion survenant au niveau des deux premières vertèbres cervicales étirera le ligament alaire au moment où l’atlas tentera de rouler antérieurement sur l’axis. Ce mécanisme de blessure semble supporté par une observation épidémiologique suggérant que les blessures cervicales soient plus fréquentes chez les personnes portant la ceinture de sécurité (Macnab 1971; Mulhall et al. 2003) puisque la ceinture de sécurité augmente le contre-mouvement de la tête sur le tronc lors de la phase de freinage du véhicule. De plus, Krakenes et al. (2002) ont montré à l’aide de l’imagerie par résonance magnétique que des sujets ayant souffert de douleurs chroniques après un coup du lapin présentaient une lésion du ligament alaire. La majorité des lésions du ligament alaire était située à la jonction cranio-vertébrale.

Bogduk et Yoganandan (2001) ont suggéré que les blessures cervicales surviendraient pendant la phase initiale de translation relative postérieure de la tête sur le tronc. Plus précisément, il est probable que ces blessures résultent des conséquences du mouvement vers le haut de la région thoracique haute. Tel que discuté précédemment, la région cervicale dans son ensemble n’excède généralement pas les limites physiologiques de mouvement. Par contre, lorsque le rachis cervical adopte une posture en « S », la portion inférieure du rachis cervical dépasse constamment les limites physiologiques de l’extension cervicale (Panjabi et al. 1998). De plus, cette rotation survient avec un axe de rotation supérieur à la normale (Kaneoka et al. 1999), indiquant que la vertèbre ne subit aucune translation. Plutôt, le mouvement des vertèbres cervicales inférieures est une extension pure; conséquence du mouvement vers le haut du thorax. En raison de ce mouvement anormal, les éléments vertébraux antérieurs effectuent une rotation vers le haut alors que les éléments vertébraux postérieurs, une rotation vers le bas. La rotation vers le haut des éléments antérieurs entraîne une séparation anormale des corps vertébraux antérieurs pouvant causer des lésions discales (étirement ou avulsion), unco-articulaires ou ligamentaires. La rotation vers le bas des éléments postérieurs amène les facettes articulaires à s’impacter une dans l’autre due à l’absence du glissement zygapophysaire (figure 1). Cette impaction zygapophysaire survient dans les 100 premières ms suivant un impact en véhicule motorisé et pourrait causer une hémorragie intra-articulaire, une fissure du cartilage articulaire, une fracture des processus articulaires ou une lésion des méniscoides intra-articulaires. Ces lésions ayant toutes été identifiées lors d’études post-mortem de victimes d’un accident de la route (Bogduk et Yoganandan 2001). Les études cliniques semblent suggérer que les lésions articulaires zygapophysaires soient le générateur principal de douleur chronique suite à un coup du lapin (Lord et al. 1996) puisqu’une injection zygapophysaire diminue les symptômes ressentis par les patients victimes d’un accident en véhicule motorisé.

Figure 2 : Mouvement segmentaire des vertèbres cervicales basses lors d’un coup du lapin. La portion gauche de la figure montre l’alignement normal des vertèbres cervicales C5-C6. L’illustration du centre montre un mouvement normal d’extension de ces vertèbres au cours duquel on note un glissement des surfaces articulaires. À droite est illustré le mouvement des vertèbres C5-C6 lors d’un coup du lapin. Lors de ce mouvement, aucun glissement zygapophysaire ne survient, entraînant des forces de compression au niveau des facettes articulaires et de traction à la partie antérieure du disque intervertébral. Figure adaptée avec permission de Nucleus Medical Art.

Un rapport récent publié par l’Insurance Institute for Highway Safety (2002) tend aussi à confirmer indirectement l’hypothèse que les blessures cervicales surviennent lors la phase initiale de translation relative postérieure de la tête sur le tronc. En effet, ce rapport rapporte une diminution des réclamations pour une blessure cervicale allant de 18 à 49% chez les utilisateurs de véhicules possédant un système d’appui-tête actif. La seule exception à cette observation est pour les utilisateurs de voitures Toyota avec un appui-tête actif chez qui les blessures cervicales ont augmenté de 15%. L’objectif de ces appuis-tête actifs est d’amener la tête et le tronc à bouger simultanément (éliminer le mouvement relatif de la tête sur le tronc). En empêchant la tête de demeurer immobile alors que le tronc se déplace vers l’avant, ce type d’appui-tête a pour but de diminuer les forces agissant au niveau du cou qui entraînent un mouvement segmentaire anormal des vertèbres cervicales.

La première suggestion de ce mécanisme de blessure fait suite aux études chez des porcs anesthésiés qui furent soumis à des accélérations linéaires de la tête (Svensson et al. 1993). Les auteurs ont observé que la pression pulsatile du liquide céphalo-rachidien augmentait jusqu’à dix fois la normale suite à une accélération céphalique due à l’absence de compressibilité de ce liquide. Lors d’un accident automobile, l’augmentation de la pression du liquide céphalo-rachidien surviendrait principalement lors de la translation relative vers l’arrière de la tête sur le tronc. Une telle augmentation de la pression du liquide céphalo-rachidien a été identifiée lors de la phase de rétraction relative de la tête sur le tronc chez des cadavres humains (Eichberger et al. 2000). De plus, Svensson et al. (1993) ont observé, conjointement à l’augmentation de la pression à l’intérieur du canal spinal, des lésions au niveau des ganglions spinaux de la racine dorsale chez les porcs. Ces observations amenèrent Boström et al. (1996) à proposer un indice, le «neck injury criterion» (NIC), permettant de prédire la présence d’une blessure cervicale suite à un accident en véhicule motorisé. Nous reviendrons plus en détail sur ce critère dans la prochaine section.

Chez l’humain, le liquide céphalo-rachidien est contenu dans les ventricules cérébraux mais aussi dans l’espace sous-arachnoïdien, tant au niveau du cerveau que de la moelle épinière. L’espace sous-arachnoïdien est compris entre la pie-mère et l’arachnoïde, enveloppe tapissant la face interne de la dure-mère (enveloppe attachée à l’os). Les ganglions spinaux de la racine dorsale sont contenus dans des extensions distales de la dure-mère qui devient alors contiguë avec l’épinèvre, fascia recouvrant les nerfs. Ainsi, le liquide céphalo-rachidien au niveau de la moelle épinière se retrouve dans ces extensions distales de la dure-mère. Il est alors possible que, chez l’humain, des lésions des ganglions spinaux de la racine dorsale soient causées par une augmentation de la pression du liquide céphalo-rachidien qui martèlerait en quelque sorte le ganglion spinal. Les ganglions spinaux sont des générateurs importants de douleur lorsqu’ils sont comprimés ou étirés (Henderson 1995) et pourraient ainsi contribuer aux douleurs fréquemment ressenties par les victimes d’un accident en véhicule motorisé.

Bien que certains auteurs considèrent que la contraction musculaire survient trop tard lors d’un accident d’automobile pour généré une force stabilisant la tête sur le tronc (Bogduk et Yoganandan 2001), les études chez l’humain montrent que les réponses musculaires suivant un accident en véhicule motorisé surviennent entre 75 et 125 ms après le début de l’accélération linéaire (Magnusson et al. 1999 ; Brault et al. 2000 ; Vibert et al. 2001; Siegmund et al. 2002). Certains auteurs ont aussi argumenté que le temps nécessaire au muscle pour atteindre sa force maximale (60 à 70 ms après le début de l’activité musculaire) était trop long (Ono et al. 1997; Panjabi et al. 1998; Yoganandan et al. 1999). D’un autre point de vue, Severy et al. (1955) et Ono et al. (1997) ont montré que la musculature pouvait protéger le rachis cervical en limitant les mouvements cervicaux si elle était activée avant le début de l’accélération linéaire. De plus, Brault et al. (2000) ont montré que, lorsque l’activité des muscles cervicaux débutait, la tête était dans la phase de translation relative postérieure par rapport au tronc. Ainsi, la musculature cervicale antérieure, et plus particulièrement le sternocleidomastoideus, subirait une contraction excentrique lors d’un accident en véhicule motorisé. Ce type de contraction pourrait résulter en une entorse de la musculature cervicale puisque les muscles sont plus vulnérables aux blessures lors de contractions excentriques (Friden 1984). En outre, il a été montré que les muscles cervicaux étaient les structures les moins résistantes à l’étirement (Yamada 1973). Ceci amena Kumar et al. (2002) à suggérer que les muscles étaient le maillon faible parmi toutes les structures du rachis cervical. Kumar et al. (2002) ont aussi montré que l’activité électrique musculaire lors d’une accélération linéaire pouvait dépasser celle enregistrée lors d’une force isométrique maximale. Ainsi, étant donné le mode de contraction lors d’un accident de la route, il est permis de spéculer que non seulement l’activité électrique musculaire sera plus grande lors d’un tel mouvement mais aussi que le délai électromécanique sera inférieur à celui mesuré pour d’autres types de contraction (Herzog 1994).

Certains indices permettent de croire que ces blessures sont fréquentes à la suite d’accident automobile. En effet, l’apparition retardée des symptômes fréquemment observée chez les victimes d’un coup du lapin suggère la présence d’une blessure musculaire excentrique qui peut prendre quelques jours avant de se manifester. Par contre, les lésions musculaires guérissent d’elles-mêmes généralement à l’intérieur d’une période de 30 jours (Faulkner et al. 1993). Il devient alors difficile d’expliquer par une lésion musculaire les douleurs chroniques ressenties par les personnes victimes d’un accident en véhicule motorisé. D’un autre point de vue, Scott et Sanderson (2002) ont montré qu’en général les sujets victimes d’un coup du lapin ne présentaient pas d’augmentation de la créatine kinase 24h, 48h et trois mois suivant la blessure. La créatine kinase sérique est un bon indicateur d’une blessure musculaire, mais l’augmentation de cet enzyme ne survient que 72 à 96h après une blessure musculaire de type excentrique (Jones et al. 1986). Il est donc possible que Scott et Sanderson (2002) n’aient pas identifié d’augmentation de la créatine kinase chez les victimes d’un coup du lapin pour cette raison. De futures recherches sont nécessaires afin de déterminer l’importance relative des blessures musculaires dans l’éventail des blessures que peuvent subir les accidentés de la route.

En résumé, il n’existe pas de consensus concernant le ou les mécanismes entraînant les blessures suite à un coup du lapin. Certaines observations semblent suggérer un certain mécanisme de blessure alors que d’autres semblent infirmer ce même mécanisme. Cependant, les mécanismes de blessure cités précédemment suggèrent qu’une ou plusieurs structures puissent être lésées suite à un accident en véhicule motorisé. Lorsqu’une fracture vertébrale ou une lésion neurologique importante survient, il est possible de l’identifier à l’examen clinique ou lors d’examens spécialisés (radiologie, imagerie par résonance magnétique ou tomographie axiale). Dans ces cas particuliers, la relation entre la symptomatologie du patient et la blessure identifiée subie lors de l’accident est facile à déterminer. La difficulté survient lorsque les victimes d’un accident en véhicule motorisé se présentent avec plusieurs symptômes alors qu’aucune blessure n’est identifiable comme c’est le cas des blessures de tissus mous (muscles, ligaments, capsules zygapophysaires, disques intervertébraux). Ces personnes peuvent présenter une pléiade de symptômes difficilement liés à la blessure subie. De plus, les gens victimes d’un accident en véhicule motorisé peuvent développer un ou plusieurs symptômes de façon plus ou moins tardive; une partie de cette population demeurera même asymptomatique pendant plusieurs années avant de présenter une quelconque symptomatologie. Bien que toutes ces victimes d’accident de la route aient subi un traumatisme de la région cervicale, l’origine exacte de leur problème demeure obscure en plus de varier entre les individus.

Une des hypothèses pouvant expliquer les symptômes aigus et chroniques vécus par les patients, tout en tenant compte des mécanismes de blessure du rachis cervical, est un patron anormal ou simplement une diminution d’afférences proprioceptives causée par des lésions aux tissus riches en informations sensorielles : muscles, ligaments et articulations (discales, unco-vertébrales et zygapophysaires). La blessure de ces tissus mous entraînera une réponse inflammatoire qui causera une stimulation des nocicepteurs à situés dans les tissus cervicaux. Cependant, lorsque ce type de tissus est lésé, la phase inflammatoire ne dure environ que 72 heures. Cette phase inflammatoire sera suivie d’une phase de réparation pouvant durer entre 72 heures et six semaines. Enfin, une phase de remodelage et de maturation des tissus s’ensuit qui peut durer jusqu’à un an. Ainsi, Spitzer et al. (1995) ont suggéré que lors d’une déchirure partielle d’un tissu mou, une période de quatre à six semaines serait nécessaire pour la guérison. En se basant sur cette affirmation, comment peut-on expliquer que plusieurs patients se plaignent de symptômes pendant des années et ne retournent pas au travail?

Afin de répondre à cette question, il faut discuter des mécanismes neurophysiologiques sous-tendant la nociception et la douleur. Tel que cité précédemment, lorsqu’une blessure des tissus mous survient, une réaction inflammatoire s’ensuit. Des agents chimiques tels les ions hydrogènes, la bradykinine, les prostaglandines, la capsaicine, les leucotriènes et bien d’autres excitent les nocicepteurs qui peuvent ainsi être sensibilisés. Les nocicepteurs sont des terminaisons libres à l’intérieur de tissus qui permettent de transformer les stimulations potentiellement dangereuses en information nerveuse qui deviendra ultimement une perception de douleur. Lorsque les nocicepteurs sont sensibilisés, leur seuil de décharge est diminué (Sandkuhler 2000). Ainsi, ils peuvent décharger alors que le stimulus environnant n’est pas nocif. De plus, en présence d’un stimulus nocif, ces nocicepteurs déchargent à une fréquence plus élevée. On peut alors comprendre que, suite à une sensibilisation des nocicepteurs nucaux, les victimes d’un accident en véhicule motorisé auront une tolérance plus faible à la douleur lorsqu’elles réaliseront des activités impliquant leur cou. Par contre, cette sensibilisation des nocicepteurs à un niveau périphérique ne permet pas d’expliquer pourquoi la douleur persiste. Afin d’expliquer la douleur chronique, il faut comprendre certains phénomènes qui peuvent survenir au niveau des voies de la douleur elles-mêmes. Par exemple, il est possible que des modifications se produisent au niveau de la corne dorsale de la moelle épinière, endroit par où voyagent les voies nociceptrices. Ces modifications, appelées sensibilisation centrale, peuvent être causées par une lésion tissulaire périphérique, par une inflammation périphérique ou par une blessure au nerf (Cavanaugh 2000). De telles modifications se produisent par un phénomène connu sous le nom de plasticité neuronale et seraient médiées par une activation simultanée des récepteurs neurokinine 1 (substance P) et 2 (neurokinine A) ou des récepteurs N-méthyl-D-aspartate (NMDA) (Sandkuhler 2000). Le résultat appelé potentialisation à long terme crée un courant net vers l’intérieur du neurone ainsi que des réponses synaptiques des neurones de la corne dorsale de la moelle épinière. Pour obtenir de telles modifications des récepteurs neuronaux, une stimulation nociceptive variant entre quelques minutes et une heure est requise. La durée de cette potentialisation peut varier entre quelques minutes jusqu’à la durée de vie de l’animal pour les structures hippocampiques (Sandkuhler 2000). Lorsque la corne dorsale de la moelle épinière est sensibilisée, une stimulation des afférents de gros diamètre tels les afférents Aß responsables du toucher peut créer une sensation douloureuse. Il est ainsi possible que de tels phénomènes se produisent chez les victimes d’un coup du lapin. La conséquence est que, bien que le tissu lésé lors de l’accident de la route soit guéri, il est possible que les victimes d’un accident d’automobile ressentent des douleurs plusieurs années suivant l’accident en raison d’une sensibilisation centrale survenue pendant la phase initiale de leur blessure. Ainsi, même sans la présence d’une source de nociception telle inflammation tissulaire, il est possible de ressentir des douleurs. Ces phénomènes de sensibilisation des voies de la douleur permettent d’expliquer la symptomatologie chronique des victimes d’un accident en véhicule motorisé bien que la présence de tels phénomènes chez les victimes d’un accident en véhicule motorisé demeure hypothétique. Cependant, il a été suggéré que les victimes d’un coup du lapin présentent un déficit au niveau des processus centraux de contrôle de la douleur (Keidel et al. 2001). Aussi, une voie intéressante pour la recherche chez les accidentés de la route est de prévenir l’apparition de cette sensibilisation centrale ou encore de renverser celle-ci. Des suggestions émergent présentement dans la littérature : il semble qu’un traitement opioïde ou une stimulation électrique à basse fréquence puissent avoir des effets bénéfiques pour respectivement prévenir et renverser le phénomène de potentialisation à long terme (Sandkuhler 2000).

Une des thématiques importantes concernant le coup du lapin consiste à identifier s’il existe un seuil relatif ou absolu pour lequel tous les sujets développeraient des douleurs cervicales suivant un accident en véhicule motorisé. La prémisse soutenant cette idée est que la blessure survenant au niveau des tissus cervicaux est indépendante de la réponse posturale des sujets. Il convient ici de mentionner que l’adaptabilité des réponses posturales suite à une accélération linéaire du tronc a été identifiée dans le passé mais nous reviendrons en détails sur cette thématique à la section 6. Nonobstant cette remarque, il demeure intéressant de tenter de déterminer un seuil au-delà duquel un certain nombre de sujets présenteront des symptômes.

En premier lieu, il existe certaines études épidémiologiques qui nous fournissent un aperçu général de l’impact requis pour créer une blessure. Une première étude suggère que 69% des blessures légères au rachis cervical surviennent lors de changements de vitesse de moins de 20 km/h (Hell et al. 1999). Une seconde étude a montré que près de 70% des blessures surviendraient lors d’impact impliquant un changement de vitesse de 15 km/h et moins (Croft et al. 2002). Une deuxième partie de la réponse se trouve dans les études qui ont été effectuées chez l’humain à la suite desquelles certains sujets ont ressenti des malaises cervicaux après avoir été soumis à des accélérations présumément trop élevées. McConnell et al. (1993) ont soumis quatre sujets à sept accélérations linéaires simulant un accident par l’arrière où le changement de vitesse variait entre 3 à 9 km/h. De ces quatre sujets, deux se sont plaints d’inconforts pendant une période d’environ cinq heures alors qu’un autre sujet a ressenti ces inconforts pendant une période de trois jours. West et al. (1993) ont soumis leurs sujets à des impacts variant de 4 à 13 km/h pouvant être répétés jsuqu’à 12 reprises; les sujets ont rapporté des douleurs cervicales pouvant durer jusqu’à deux jours. Dans une étude réalisée par Szabo et al. (1994), les auteurs rapportent que quatre des cinq sujets soumis à des impacts de 8 km/h se sont plaints de maux de tête qui se sont estompés instantanément et un sujet aurait rapporté une raideur nucale légère transitoire. Matsushita et al. (1994) ont soumis 26 volontaires à des impacts variant de 2 à 5 km/h. De ces 26 sujets, six se sont plaints de légers inconforts pouvant durer entre deux et quatre jours. Plus récemment, Muhlbauer et al. (1999) ont indiqué avoir réduit l’impact qu’ont subi les sujets de 10.5 à 8.5 km/h puisqu’un sujet, lorsque soumis à un impact de 10.5 km/h, a rapporté des symptômes durant deux semaines. De façon générale, ces études suggèrent que les impacts inférieurs à 10 km/h peuvent causer des problèmes mineurs et de courte durée et que le seuil pour les blessures plus sérieuses devrait être supérieur à 10 km/h.

D’autres auteurs ont tenté d’établir soit un critère fixe, soit une combinaison de facteurs pouvant causer l’apparition de symptômes suivant un accident en véhicule motorisé. Ici, nous présenterons quatre modèles qui jettent un éclairage différent sur la problématique du seuil de blessure suivant un accident automobile.

Mertz et Patrick (1967) ont calculé les forces agissant au niveau de la tête lors d’un coup du lapin chez des mannequins, des cadavres et un sujet humain. Ces auteurs ont conclu que le facteur déterminant dans l’apparition des blessures cervicales était le moment de force d’extension survenant au niveau des condyles occipitaux. Mertz et Patrick (1967) ont proposé que le seuil de blessure pour les structures cervicales soit atteint lorsque le ratio entre le moment de force dynamique maximal mesuré pendant le coup du lapin et le moment de force statique maximal toléré par le sujet excédait 2.0. Il faut noter que ces deux moments de force doivent être calculés au niveau des condyles occipitaux. Ce seuil fut déterminé en fonction des lésions retrouvées chez les cadavres suite aux accélérations linéaires.

Mertz et Patrick (1967) considèrent donc que le facteur déterminant dans l’apparition des blessures cervicales est le mouvement d’extension cervicale. Le critère développé par ces auteurs ne tient pas compte des autres mouvements possiblement dangereux survenant pendant un coup du lapin (par exemple la rétraction relative de la tête sur le tronc). De plus, ces auteurs ont considéré dans leur modèle que l’axe principal de rotation des mouvements cervicaux était les condyles occipitaux. Il est cependant connu que les mouvements de flexion et d’extension cervicales requièrent une contribution de chacune des vertèbres cervicales (Yoganandan et al. 2001).

Tel que mentionné précédemment, le «neck injury criterion» (NIC) fut développé suite à des études chez les porcs ayant subi des lésions au niveau des ganglions dorsaux suite à des mouvements d’extension cervicale (Boström et al. 1996). Ces auteurs avaient remarqué que les lésions ganglionnaires étaient corrélées avec l’augmentation de la pression à l’intérieur du canal spinal survenant lors de la phase initiale de rétraction de la tête sur le tronc. Cette augmentation de pression fut absente lorsqu’un support prévenait le mouvement de la tête de même que lors d’une augmentation statique de la charge. Conséquemment Boström et al. (1996) ont proposé un indice calculé à partir des variables cinématiques permettant de prédire les variations de la pression à l’intérieur du canal spinal. Voici l’équation proposée par ces auteurs :

Équation 1 : NIC

Dans cette équation, arel et vrel représente respectivement l’accélération linéaire et la vitesse linéaire relatives entre la première vertèbre thoracique et l’occiput. La constante 0.2 représente la longueur totale du cou moyen chez l’humain. Cet indice doit être calculé lorsque la rétraction relative de la tête sur le tronc est maximale. En fonction de ce critère, Boström et al. (1996) ont suggéré que pour éviter des conséquences à long terme, une valeur du NIC inférieure à 15 m2/s2 devait être respectée. Tel que construit, le NIC présume que la blessure suite à un coup du lapin survient lors de la phase de rétraction relative de la tête sur le tronc. Ainsi, si un sujet subit une blessure suite à une hyperextension ou à une hyperflexion du rachis cervical (même si cela est peu fréquent), le NIC ne permettra probablement pas de la prédire. Eichberger et al. (2000) ont récemment soumis de cadavres humains à des accélérations linéaires en position assise afin de vérifier si le NIC permettait de prédire les variations de pression à l’intérieur du canal spinal. La corrélation entre le NIC et la pression à l’intérieur du canal spinal fut bonne (r2=0.79). Ainsi, il semble que ce critère puisse prédire adéquatement la pression intra rachidienne lors d’un coup du lapin chez l’humain. Certains chercheurs ont tenté de vérifier si ce critère (NIC>15 m2/s2) permettait de prédire l’apparition de blessure musculosquelettique suite à un accident automobile (Wheeler et al. 1998; Croft et al. 2002). Les résultats de ces études montrent que certains sujets présentent des symptômes suite à un accident même en dessous du seuil déterminé pour le NIC. Il faut cependant se rappeler que le NIC a été développé pour prédire les conséquences à long terme d’un coup du lapin et que ces études ont montré des symptômes mineurs, souvent transitoires, chez des sujets dont le NIC demeurait inférieur à 15 m2/s2. Par conséquent, si l’objectif est de déterminer un critère permettant de prédire le seuil des blessures musculosquelettiques suite à un coup du lapin afin de prévenir les blessures et diminuer les coûts liés à cette problématique, il sera nécessaire d’effectuer de nouvelles recherches afin de déterminer si le NIC peut être utilisé à cette fin.

Un second critère, le Nij, est un critère non-spécifique combinant les forces axiales et les moments de flexion-extension survenant lors d’un coup du lapin. Voici l’équation pour calculer le Nij :

Équation 2 : Nij

Dans cette équation, Fz représente la force axiale et My le moment de force agissant sur le rachis cervical. Fint et Mint sont des constantes qui varient en fonction de la taille du mannequin.

Finalement, le troisième critère, le Nkm, fut élaboré selon la prémisse que la présence combinée de forces de cisaillement et de moments de rotation était nécessaire pour causer une blessure cervicale. Voici l’équation pour calculer le Nkm :

Équation 3 : Nkm

Dans cette équation, Fx représente la force de cisaillement axiale cervicale et My le moment de force agissant sur le rachis cervical. Tout comme pour l’équation 2, Fint et Mint sont des constantes qui dépendent de la taille du mannequin. Ce critère fut élaboré pour être utilisé lors de la phase de rebond de la tête.

Ces deux critères de blessure cervicale (Nij et Nkm) n’ont pas été validés expérimentalement. Il est cependant suggéré qu’une blessure cervicale risque de survenir lorsque ces indices dépassent la valeur critique de 1.0 (DeRosia et al. 2002). DeRosia et al. (2002) ont montré que chez des mannequins le Nij ne dépassait jamais l’unité, peu importe la taille du mannequin, la hauteur de l’appui-tête ou la distance horizontale entre la partie postérieure de la tête et l’appui-tête. Ces mêmes auteurs ont montré que le Nkm dépassait toujours l’unité chez un petit mannequin dont la grandeur représentait celle d’un humain du 5e percentile, mais jamais chez deux autres mannequins représentant des humains des 50e et 95e percentiles en taille.

L’idée de base derrière le modèle de Siegmund et collaborateurs (2000) est de documenter les relations pouvant exister entre certains facteurs potentiellement importants et la présence ou l’absence de symptômes suite à un accident en véhicule motorisé de même que les relations entre ces même facteurs et les réponses neuromécaniques observées chez les individus, en ayant comme prémisse que les réponses neuromécaniques des individus seront liées à l’apparition ou non de symptômes. Ces différentes relations sont schématisées par la figure 2. Les facteurs pouvant influencer la présence, la sévérité ou la durée des symptômes vécus par les victimes d’accident de la route sont généralement subdivisés en trois catégories : le siège, le passager et les facteurs externes (Viano and Gargan 1996). Les facteurs liés au siège incluent la géométrie du siège et de l’appui-tête, la rigidité et l’inclinaison du siège. Les facteurs touchant le passager incluent le sexe, l’anthropométrie, la posture initiale, l’état d’attente ainsi que la présence d’une pathologie pré-existante. Enfin, les facteurs externes comprennent la masse et la rigidité des véhicules, la construction du pare-chocs et la sévérité de l’impact.

Figure 3 : Relation entre les différents facteurs pouvant influencer la présence, la sévérité ou la durée des symptômes suite à un coup du lapin. Figure adaptée avec permission de Siegmung et al. (2000).

Pour étudier ces différentes relations, Siegmund et al. (2000) ont soumis 42 sujets à deux impacts différents : 4 et 8 km/h. Pour chacun des sujets, les auteurs ont réalisé un examen clinique complet incluant imagerie par résonance magnétique, examen orthopédique, évaluation neurologique et amplitudes de mouvement. Les auteurs ont aussi recueilli les données anthropométriques des sujets, leur sexe, âge de même que des indices quantifiant leur posture initiale. Concernant les facteurs liés au siège, Siegmund et al. (2000) ont utilisé comme mesure la distance horizontale entre la partie antérieure de l’appui-tête et la partie postérieure de la tête de même que la distance verticale entre le méat acoustique externe et le dessus de l’appui-tête. Le seul facteur externe variant entre les conditions expérimentales était la vitesse d’impact (4 ou 8 km/h). Outre la quantification de ces facteurs potentiellement liés à l’apparition de symptômes suivant un accident automobile, Siegmund et al. (2000) ont mesuré les réponses neuromécaniques (cinématiques et dynamiques) des sujets suite à l’impact et aussi l’absence ou la présence de symptômes suivant l’impact et sa localisation. Cette étude est très détaillée mais se situe à la frontière de ce qui est acceptable éthiquement puisqu’elle cherche à comprendre les relations entre différents facteurs ou réponses neuromécaniques et l’apparition potentielle de symptômes suite à l’impact.

La première relation que les auteurs ont cherché à comprendre est le lien entre les facteurs externes, les facteurs liés au siège et au passager avec la présence ou l’absence de symptômes suite aux deux différents impacts. Pour étudier cette relation, Siegmund et al. (2000) ont utilisé un modèle de régression logistique dans lequel tous les facteurs mesurés furent utilisés en tant que variables indépendantes et ou la présence ou l’absence de symptômes correspondaient à la variable dépendante. Le modèle de régression logistique est particulièrement indiqué dans ce cas-ci puisqu’il permet de prédire, à partir d’une combinaison de variables indépendantes, une variable dépendante dichotomique (ici la présence ou l’absence de symptômes). Parmi tous les facteurs étudiés, les résultats du modèle de régression logistique montrent l’amplitude de mouvement en flexion latérale cervicale, l’âge, la position angulaire initiale de la tête et la circonférence de la tête sont les variables permettant de prédire le mieux la présence ou l’absence de symptômes après l’impact. Plus particulièrement, une diminution de l’amplitude de mouvement en flexion latérale cervicale, un âge plus élevé, un angle initial de la tête plus en extension et une plus petite circonférence de la tête entraînent tous une augmentation du risque de blessure. De façon intéressante, le présent modèle permet de prédire plus efficacement l’absence de douleur (46 sur 53) que la présence de douleur (11 sur 25) après l’impact.

La seconde relation à laquelle Siegmund et al. (2000) se sont intéressés est le lien entre les facteurs externes, siège et du passager avec les réponses neuromécaniques des sujets observés pendant l’impact. Afin d’étudier cette relation, les auteurs ont effectué plusieurs régressions multiples. Pour chaque régression, tous les facteurs mesurés furent utilisés en tant que variables indépendantes et ou chaque maxima ou minima des réponses neuromécaniques fut utilisé un à un en tant que variable dépendante. Ainsi, les auteurs ont effectué autant de régressions multiples qu’ils ont mesuré de réponses neuromécaniques, i.e. 31. De l’ensemble de ces régressions multiples, les auteurs concluent que les facteurs externes et ceux liés au siège permettent de prédire plus efficacement les variables cinématiques et dynamiques que les facteurs liés au passager. En effet, la variable permettant d’expliquer le plus les variations dans les maxima ou minima des diverses variables cinématiques ou dynamiques est la vitesse de l’impact suivie de la distance horizontale entre la portion postérieure de la tête et l’appui-tête et par la distance verticale entre le méat acoustique externe et le haut de l’appui-tête.

Enfin, la dernière relation que les auteurs ont cherché à comprendre est le lien entre les réponses neuromécaniques (cinématiques et dynamiques) des sujets observés pendant l’impact avec la présence ou l’absence de symptômes suite aux deux différents impacts. Similairement à la première analyse, Siegmund et al. (2000) ont utilisé un modèle de régression logistique dans lequel tous les maxima ou minima des variables cinématiques et dynamiques mesurés furent utilisés en tant que variables indépendantes et ou la présence ou l’absence de symptômes correspondaient à la variable dépendante. Aucune combinaison de variables, telle le NIC, ne fut introduite dans le modèle. Des 31 variables indépendantes soumises initialement à l’analyse de régression logistique, 12 furent retenues dans le modèle final. Les variables incluent dans le modèle appartenaient soit au référentiel absolu de la tête, soit au référentiel absolu du tronc (C7-T1) ou soit au référentiel relatif tête-tronc. Il est important de noter que ce modèle de régression logistique requiert plusieurs variables dépendantes et qu’aucune variable utilisée seule ne permettait d’obtenir un modèle de prédiction significatif. Ici encore, ce modèle de régression logistique permettait de mieux prédire l’absence de symptômes (46 sur 53) que la présence de symptômes (10 sur 23) suivant l’impact.

En résumé, les modèles présentés par Siegmund et al. (2000) présente des données uniques permettant de mettre en lien les différents facteurs intervenant dans l’étiologie des blessures cervicales. De façon intrigante, aucun facteur (flexion latérale, position initiale de la tête, âge, circonférence de la tête) permettant prédire la présence ou l’absence de douleur ne permet de prédire les maxima ou minima des différentes variables cinématiques ou dynamiques. En effet, les maxima ou minima de ces variables semblent être influencés par les facteurs liés au siège et à la vitesse de l’impact. La première conclusion qui s’impose donc est qu’il n’existe pas de relation simple et directe entre les facteurs étudiés par Siegmund et al. (2000) (siège, passager, externe), la cinématique du mouvement du coup du lapin et la présence ou l’absence de douleur. L’interaction entre ces différents facteurs est complexe et peut être influencée entre autre par la résistance des tissus et le seuil de perception de douleur qui varient entre les individus. De plus, il est possible que la variabilité et la contribution relative des différents mécanismes de contrôle de la tête sur le tronc puissent influencer l’apparition ou non d’une douleur suite à un accident en véhicule motorisé. Nous reviendrons en détail sur ce point à la section 6.

Kumar et al. (2002) ont soumis sept sujets à quatre accélérations linéaires différentes simulant de légers impacts en voiture par l’arrière (4.9, 8.8, 10.8 et 13.7 m/s2). Ils ont enregistré l’activité électromyographique des muscles cervicaux de même que la cinématique de la tête. Les auteurs ont effectué des analyses de régression afin de déterminer quel type de courbe représentait le mieux la relation entre les variables dépendantes (prises une à une) et l’accélération linéaire appliquée. Ils ont remarqué que, pour toutes les variables dépendantes utilisées, il existait une relation exponentielle entre l’accélération appliquée au tronc et les variables dépendantes. Kumar et al. (2002) ont projeté cette relation exponentielle au-delà des données expérimentales utilisées pour construire le modèle de régression et ont déterminé que lors d’accélération hypothétique de 30 m/s2 les muscles cervicaux produiraient une activité électromyographique correspondant entre 300 et 400% de celle observée lors de la production d’une force isométrique maximale. Ces données doivent évidemment être analysées avec précaution puisque aucune mesure à de telles accélérations n’a été recueillie chez les sujets et qu’il est possible que les éléments passifs procurent une stabilité différente lors d'accélérations plus élevées que celles utilisées dans leur expérimentation.

À la lumière de ces analyses, les auteurs ont suggéré que les blessures survenant suite à un accident en véhicule motorisé étaient complexes et progressives. Bien que Kumar et al. (2002) n’aient pas identifié de seuil précis pour lequel surviendrait chacune des blessures observées chez les victimes d’un coup du lapin, ils ont tout de même proposé un modèle hiérarchique reliant ces blessures à l’accélération subie lors de l’accident (figure 3). Ces auteurs ont proposé que la musculature cervicale consistait la première ligne de défense du rachis cervical en plus d’en représenter le maillon faible. Conséquemment, les muscles cervicaux subiraient une blessure en premier, particulièrement pour de faibles impacts. Au fur et à mesure que l’accélération de l’impact augmenterait, Kumar et al. (2002) ont proposé que le seuil nécessaire pour causer une blessure des ligaments, des capsules zygapophysaires, des facettes articulaires, un traumatisme crânien et une lésion de la moelle épinière serait successivement atteint. Ce modèle semble supporté par plusieurs études épidémiologiques montrant un lien entre la blessure et l’accélération subie par le véhicule lors de l’accident (Ryan et al. 1993; Krafft et al. 2000; Kullgren et al. 2000). Par contre, lors d’accident impliquant de faibles accélérations, l’intensité de l’accélération linéaire subie par les sujets ne semble pas toujours liée à la gravité des blessures subséquentes (Davis 1998).

Figure 4 : Modèle hiérarchique du développement des blessures suite à un coup du lapin. Figure adaptée avec permission de Kumar et al. (2002).

Les études décrites à la section précédente tentaient de déterminer une variable ou un ensemble de variables permettant de prédire la présence ou l’absence d’une blessure cervicale suite à un accident automobile. Globalement, on peut constater qu’il est difficile d’associer l’apparition d’une blessure à un critère fixe déterminé (ou à un ensembles de critères). Conséquemment, il devient utile de décrire certaines caractéristiques du sujet ou du véhicule qui semblent liés à l’apparition d’une blessure. La présente section est une brève revue des études ayant décrit la présence ou l’absence d’une relation entre le risque de subir une blessure cervicale suite à un accident automobile et les caractéristiques des sujets, du siège du véhicule ou du port de la ceinture de sécurité.

Le risque de subir une blessure suite à un coup du lapin semble, d’après les études épidémiologiques, plus grand pour les femmes que pour les hommes (Otremski et al. 1989; Cassidy et al. 2000). Concernant les réponses du système tête-tronc suite à un coup du lapin, Brault et al. (2000) ont observé que les femmes activaient leur musculature cervicale plus tôt que les hommes. Cette observation fut confirmée par Siegmund et al. (2003a). De plus, ces auteurs ont montré que la rétraction relative maximale de la tête sur le tronc fut plus grande chez les femmes que chez les hommes, mais uniquement lorsqu’elles furent surprises par l’accélération linéaire. Siegmund et al. (2003a) ont argumenté que l’augmentation de 6 mm de la rétraction de la tête observée chez les femmes pouvait augmenter le stress subi par les ligaments du rachis cervical de 0.03mm/mm. Cette étude permet donc de suggérer un mécanisme de blessure expliquant l’incidence plus élevée de blessures suite à un coup du lapin chez les femmes mais aussi chez les personnes ne s’attendant pas à subir un accident (voir section 5.1.2.).

La fréquence des blessures cervicales augmenterait aussi avec l’augmentation de la taille (grandeur) des sujets (Carlsson et al. 1985). Il est possible de spéculer que cette tendance résulte d’un moins bon ajustement possible de la hauteur de l’appui-tête et de la distance entre la tête horizontale et l’appui-tête chez les grandes personnes. Un groupe de chercheur s’est intéressé à cette problématique en soumettant des mannequins de différentes tailles à des accélérations linéaires (DeRosia et al. 2002). Les résultats de cette étude montrent que les mannequins moyens (50e percentile) ont un NIC plus élevé lorsque la hauteur de l’appui-tête diminue et que la distance entre la tête horizontale et l’appui-tête augmente. Ces tendances ne furent pas aussi simples pour les mannequins présentant des tailles extrêmes (5e et 95e percentiles). Par exemple, le petit mannequin montra un NIC plus élevé lorsque la distance entre la tête et l’appui-tête était de 50 mm en comparaison avec 100 mm. DeRosia et al. (2002) ont alors suggéré que la distance verticale entre la tête et l’appui-tête représentait une variable importante de façon à considérer les variations interindividuelles de grandeur.

Des études épidémiologiques se sont intéressées à la relation pouvant exister entre la présence de symptômes suite à un accident et la connaissance que les sujets avaient ou non qu’ils subiraient un accident. Dans une première étude, Ryan et al. (1993) ont montré que des personnes ne s’attendant pas à subir un accident automobile présentaient des symptômes plus importants tout de suite après l’accident comparativement aux sujets sachant qu’un accident était imminent. Plus tard, ces mêmes auteurs ont montré que des personnes ne s’attendant pas à subir un accident automobile présentaient un risque 15 fois plus élevé de subir des symptômes prolongés (six mois) comparativement aux sujets sachant qu’un accident était imminent (Ryan et al. 1994). Similairement, Sturzenegger et al. (1994) ont montré que des sujets non préparés à subir un accident présentaient plus fréquemment une pléiade de symptômes et des maux de tête. Ces observations supportent les données montrant qu’une pré-activation de la musculature cervicale limitait l’accélération résultante et l’amplitude maximale des mouvements céphaliques (Severy et al. 1955; Ono et al. 1997). De plus, les résultats de Sturzenegger et al. (1994) suggèrent que les patients ayant la tête en rotation ou inclinée lors de l’accident présentaient un plus grand risque de développer des symptômes multiples de même que des dysfonctions du tronc cérébral ou des nerfs crâniens. Ces positions (rotation ou inclinaison) de la tête pendant l’accident furent aussi liées à des blessures cervicales plus sévères. D’un point de vue biomécanique, une posture initiale en flexion du rachis cervical favorise les mouvements cervicaux segmentaires anormaux (Ono et al. 1997). Ainsi, Ono et al. (1997) ont suggéré que cette posture représentait un facteur de risque pour le développement d’une blessure cervicale et que les personnes présentant une cyphose cervicale étaient plus à risque de développer des symptômes suite à un coup du lapin.

La position occupée par un sujet dans le véhicule lors d’un accident de la route semble aussi influencer les risques de blessure cervicale. Selon Carlsson et al. (1985), le risque de blessure cervicale est plus grand pour le conducteur de l’automobile (35%) que pour le passager assis à l’avant (25%) et que pour les passagers assis derrière le véhicule (16-22%).

L’appui-tête fut inventé pour diminuer les risques de blessure suite à un accident automobile. Afin de remplir adéquatement son rôle, la hauteur de celui-ci doit être bien ajustée. La figure 4 montre le positionnement idéal d’un appui-tête. Pour protéger adéquatement la région cervicale, la partie supérieure de l’appui-tête doit être à la hauteur ou supérieure à la protubérance occipitale externe. Près de neuf conducteurs sur dix positionneraient inadéquatement la hauteur de leur appui-tête, ce qui pourrait augmenter leur risque de blessure (Viano and Gargan 1996). Chapline et al. (2000) ont montré que la hauteur de l’appui-tête était liée au risque de blessure cervicale; plus l’appui-tête est placé haut, moins le risque de blessure est grand. Il convient cependant de noter qu’un appui-tête placé trop haut peut augmenter les forces de compression et de cisaillement au niveau cervical si le passager est petit (DeRosia et al. 2002). D’un point de vue biomécanique, Ono et Kanno (1996) ont montré que lorsque l’appui-tête est placé trop bas, le mouvement d’extension cervical augmente parallèlement au moment de force agissant sur le cou. De plus, ces auteurs ont montré que les forces agissant sur le rachis cervical étaient supérieures avec un appui-tête trop bas que sans appui-tête. L’élévation du tronc au début de l’accélération linéaire ferait en sorte que l’appui-tête devienne un bras de levier à la base du cou augmentant le mouvement d’extension cervicale.

Figure 5 : Positionnement adéquat de l’appui-tête. Cette figure illustre deux paramètres importants afin de bien ajuster l’appui-tête d’un véhicule motorisé : la hauteur de l’appui-tête et la distance horizontale entre la partie postérieure de la tête et l’appui-tête. Cette figure est adaptée avec permission de Chapline et al. (2000).

Il est généralement recommandé de bien ajuster la distance entre la partie postérieure de la tête de l’appui-tête afin de prévenir les blessures cervicales. En effet, Olsson et al. (1990) ont montré que les personnes ayant subi un coup du lapin dont la distance entre la partie postérieure de la tête et l’appui-tête fut plus élevée que d’autres accidentés de la route (supérieure à 100 mm vs inférieure à 100 mm) ont vécu une symptomatologie cervicale durant plus longtemps. Il apparaît souhaitable que cette distance soit d’environ 100 mm. Mertz et Patrick (1967) furent les premiers à montrer que les forces agissant au niveau de la tête sont plus grandes lorsque la tête n’est pas en contact avec l’appui-tête. Ces auteurs ont même montré qu’un accident par l’arrière à une vitesse 70 km/h pouvait être subi sans blessure cervicale lorsque la tête est initialement en contact avec l’appui-tête. Une étude de Watanabe et al. (2000) a montré qu’une diminution de la distance entre la partie postérieure de la tête et l’appui-tête permettait de réduire l’indice NIC et le moment de force entraînant la tête en extension et ce, tant chez des mannequins que chez des humains. De plus, ces auteurs ont observé que les mouvements intervertébraux du rachis cervical furent diminués par une diminution de la distance entre la partie postérieure de la tête de l’appui-tête. Les résultats de cette étude ont montré que certains indices biomécaniques associés à un risque de blessure plus élevé peuvent être réduits lors d’un ajustement adéquat de la distance horizontale entre l’appui-tête et la tête. Finalement, DeRosia et al. (2002) ont montré que la distance horizontale entre la partie postérieure de la tête et l’appui-tête influençait plus les réponses du système tête-tronc que la hauteur de l’appui-tête.

La rigidité du siège paraît jouer un rôle déterminant dans la transmission de forces de l’impact au sujet. En effet, on peut penser qu’un siège plus rigide ne permettra pas une absorption du mouvement d’extension du tronc et entraînera une plus grande accélération linéaire de celui-ci. Par conséquent, la force différentielle agissant entre le tronc qui repose sur le siège et la tête libre dans l’espace sera d’autant plus grande, ce qui augmenterait le risque de blessure cervicale. L’effet de la rigidité du siège sur les réponses des sujets à la perturbation fut mesuré par Haland et al. (1996) et Watanabe et al. (2000). Les résultats de l’étude de Haland et al. (1996) montrent qu’une augmentation de la rigidité du siège augmente la vitesse des mouvements cervicaux. Il convient aussi de noter que les forces axiales agissant sur le rachis cervical augmentent lors d’une augmentation de la rigidité du siège (Ono et al. 1997). Watanabe et al. (2000) ont montré qu’une diminution de la rigidité de la portion haute du siège diminue l’indice NIC et le moment de force entraînant la tête en extension chez l’humain. Par contre, aucun effet sur ces variables ne fut observé par une modification de la rigidité de la portion inférieure du siège. Ainsi, l’étude de Watanabe et al. (2000) suggère que la rigidité de la partie supérieure du siège soit une variable importante à contrôler pour diminuer les facteurs de risques possiblement associés aux blessures cervicales.

À la section précédente, il a été mentionné qu’il semble exister un lien entre l’état de préparation des sujets et l’apparition et la durée de la symptomatologie vécue par les sujets suite à un accident d’automobile (Ryan et al. 1993, 1994; Sturzenegger et al. 1994). Les auteurs de ces études ne décrivent pas clairement l’état préparatoire des sujets par rapport à l’accident mais ces résultats suggèrent tout de même qu’en fonction d’un contexte environnement facilitateur (conscience d’un accident imminent), les sujets peuvent mettre en place une stratégie de stabilisation posturale permettant de réduire la symptomatologie suivant un coup du lapin. Ces observations permettent de faire l’hypothèse que les réponses posturales des sujets subissant un accident automobile ne sont pas immuables et ouvrent donc un tout nouveau champ de recherche concernant les mécanismes de contrôle de la tête sur le tronc suite à un coup du lapin. Cette thématique sera d’ailleurs le thème central des articles présentés aux chapitres suivants. Dans la présente section, une revue des différents mécanismes permettant de stabiliser la tête sur le tronc sera effectuée. Une description de la physiologie de chacun de ces mécanismes sera fournie de même qu’une revue de la littérature ayant suggérée l’implication de chacun de ces mécanismes lors d’accélération linéaire du tronc sera montrée. Une emphase particulière sera mise sur les mécanismes actifs de stabilisation du système tête-tronc ainsi que sur la possibilité de modifier les caractéristiques de ces mécanismes selon le contexte environnemental.

Par stabilisation passive, on entend la stabilisation de la tête sur le tronc qui est due aux propriétés mécaniques des tissus cervicaux. Ces structures possèdent des propriétés passives leur permettant de résister à des forces externes créant un mouvement de la tête sur le tronc. La capacité des structures cervicales à résister au mouvement tel que lors d’un accident en véhicule motorisé dépend de sa capacité à résister aux changements de position (rigidité) et aux variations de position (ou viscosité). Dépendamment des écoles de pensée, le terme rigidité est utilisé pour faire référence soit à la combinaison de ces deux facteurs ou encore uniquement aux propriétés élastiques du muscle. Selon Yamada (1973), les muscles sternocleidomastoideus et trapezius possèdent respectivement une force élastique de 16 et 19 g/mm2. Le ligament nucal possède une force élastique d’environ 160 à 320 g/mm2 alors que pour l’aponévrose, cette force est de 1.11 kg/mm2. Les structures cervicales possédant la plus grande force élastique sont le fascia et les tendons (5.4 kg/mm2). Les propriétés mécaniques des tissus cervicaux dans leur ensemble furent mesurées par la réponse des tissus lors de l’application de différentes forces sur des cadavres. Les modèles cadavériques utilisés étaient des préparations cadavériques fraîches excluant la peau et la musculature superficielle cervicale. Il a été montré que la rigidité des tissus cervicaux augmentait lorsque la force appliquée sur la structure cervicale augmentait. Plus spécifiquement, la rigidité cervicale passait de 0.222 à 1.13 Nm/deg lorsque le moment de force appliqué variait de 0.5 à 5.0 Nm (Moroney et al. 1988; Shea et al. 1991; Voo et al. 1998). Shea et al. (1991) ont montré que la rigidité des structures cervicales moyennes (C2-C5) était plus grande que celle des structures basses cervicales (C5-T1). Conséquemment, ces auteurs ont suggéré que la région cervicale devait être analysée en trois régions distinctes (C1-C2, C2-C5 et C5-T1) afin de comprendre les mécanismes de blessures y survenant. Plus récemment, Voo et al. (1998) ont mesuré la rigidité cervicale en appliquant une force quasi statique (application-relâchement lent de la force) et en appliquant une force dynamique à haute vitesse. Étant donné que les blessures cervicales surviennent particulièrement lorsque les forces sont appliquées à grande vitesse et de façon transitoire, il est important de connaître la réponse des tissus lors de telles conditions. Les auteurs ont remarqué que la rigidité cervicale augmentait lorsque la force était appliquée à haute vitesse, passant de 0.8-1.35 à 1.08-2.00 Nm/deg pour la force dynamique. Une limitation majeure de ces études concerne l’augmentation importante de la rigidité musculaire chez le cadavre. De plus, un muscle cadavérique a perdu sa capacité à modifier ses propriétés selon le contexte environnemental puisque aucune commande motrice ne peut modifier son état initial.

Certains chercheurs ont mesuré les propriétés passives des structures cervicales chez l’humain (McGill et al. 1994). Les résultats de cette étude montrent que la rigidité des tissus cervicaux varie de 0.01 Nm à 0.31 Nm en fonction de la position du rachis cervical, du moment de force appliqué et du sexe des individus. De façon globale, la rigidité des structures cervicales est plus grande en extension qu’en flexion et plus grande chez les hommes que chez les femmes. McGill et al. (1994) ont suggéré que la plus grande rigidité en extension provenait probablement de la compression des éléments postérieurs du rachis cervical lors d’un tel mouvement. Chez l’homme, une étude a tenté d’évaluer les propriétés viscoélastiques de la musculature cervicale lors de mouvements antéropostérieurs du corps (Gresty 1989). L’auteur a montré que les mouvements de la tête sur le tronc lors de translations linéaires inférieures à 4 Hz pouvaient être modélisés par un système de deuxième ordre légèrement sous amorti. Le gain maximal de la réponse se situait autour de 2.5 à 3 Hz. Gresty (1989) a alors associé ces caractéristiques de la réponse de la tête aux propriétés viscoélastiques du muscle. Aussi, l’auteur explique que la contraction musculaire a pour effet de diminuer le gain de la réponse de la tête lors de fréquences de stimulations entre 3 et 4 Hz. De plus, il est bien connu que les propriétés viscoélastiques du muscle peuvent être modifiées par le système nerveux (Viviani et Berthoz 1975). Ainsi, le contrôle dit passif de la tête sur le tronc créé par la musculature est dépendant des mécanismes actifs gouvernés par le système nerveux. Par exemple, Keshner (2003) a suggéré que le rôle des réflexes cervico- et vestibulocolique serait de modifier les propriétés intrinsèques du muscle. Cette suggestion rejoint celle de Gresty (1989) qui a comparé les mécanismes de contrôle actifs de la tête à une suspension active d’un véhicule dont le rôle serait d’ajuster les propriétés viscoélastiques du muscle en fonction de la perturbation de façon à obtenir une réponse posturale adéquate au niveau de la tête.

Dans un contexte postural, un programme moteur central peut être globalement défini comme l’élaboration de patrons d’activations musculaires complexes et généralisées suite à un événement déclencheur externe ou interne (Dietz 1992). Lors d’études de perturbations posturales en station debout, Nashner (1977) a montré que les muscles posturaux de la jambe et du tronc étaient activés selon une séquence fixe et prédéterminée, peu importe que la perturbation appliquée au sujet soit linéaire ou rotationnelle. Ces résultats ont permis à l’auteur de suggérer qu’une seule commande motrice centrale activait la séquence musculaire nécessaire à la stabilisation posturale selon un ordre disto-proximal. Ainsi, la réponse posturale suite à une perturbation serait d’origine centrale plutôt que composée d’une série de réflexes segmentaires et ce programme moteur central serait déclenché suite à la stimulation d’un afférent sensoriel particulier. La source sensorielle déclenchant la réponse posturale doit détecter rapidement le début de la perturbation et doit être assez complète pour permettre une première élaboration de l’activation ou non de certains muscles de même que le timing des activations musculaires. Dans l’ensemble, cette idée de programme moteur central est bien acceptée par la communauté scientifique mais Nashner (1977) a émis deux suggestions supplémentaires qui demeurent controversées : 1- que le programme moteur central soit déclenché par les afférents de la cheville (perturbation en position debout) et 2- que lorsqu’il est déclenché, le programme moteur est immuable; il ne peut être modifié que préalablement à la perturbation soit par l’expérience antérieure de la perturbation ou en fonction du niveau d’incertitude entourant la tâche (Nashner 1976; Nashner 1977).

En posture debout, tel que suggéré par Nashner (1977), la cheville apparaît comme un candidat idéal pour déclencher le programme moteur central étant donné le contact du pied avec le sol. Ainsi, la cheville sera le premier membre impliqué lorsqu’une perturbation sera appliquée au niveau de la base de support. Cependant, plusieurs évidences tendent à suggérer que le programme moteur central ne soit pas déclenché par les informations sensorielles générées de la cheville (Forssberg et Hirschfield 1994; Allum et al. 1995). En fait, Horak et al. (1990) ont suggéré que le déclenchement de la réponse stabilisatrice pourrait provenir d’au moins trois sources distinctes : le système somatosensoriel, le système vestibulaire ou le système visuel. Parmi ces différentes sources potentielles, le système vestibulaire ne semble pas non plus le candidat idéal pour déclencher le programme moteur puisque des patients souffrant de déficits vestibulaires importants ne montrent pas de délais au niveau des réponses musculaires (Horak et al. 1990; Allum et al. 1994). Plus récemment, Allum et Honegger (1998) ont montré que ni l’étirement au niveau de la cheville ou du genou, ni l’information vestibulaire ne sont nécessaires pour le déclenchement de la réponse motrice centrale. Allum et Honegger (1998) ont plutôt suggéré que la rotation du tronc permettrait de déclencher le programme moteur central.

L’idée originale de Nashner (1977) suggérait que le programme moteur central était immuable. Cette conception permet peu de flexibilité aux réactions posturales pour s’adapter en fonction de changements survenant au cours de la perturbation. Dietz (1992) a suggéré que les afférents sensoriels influençaient le programme moteur mais aussi que le programme moteur pouvait sélectionner les afférents sensoriels appropriés. Ainsi, la conception généralement acceptée du programme moteur central lors de réactions posturales comprend deux niveaux fonctionnels distincts. Tout d’abord, au niveau central s’élabore une structure grossière d’activités motrices spécifiant tant au niveau spatial que temporel l’activité musculaire posturale nécessaire afin de compenser la perturbation. C’est à ce niveau que serait décidé quel muscle sera activé et le timing de son activation. L’amplitude de base de cette première activation musculaire serait déterminée rapidement en fonction d’une prédiction des conséquences que la perturbation créera sur le corps. Au second niveau, l’ordre précis des activations musculaires de même que l’amplitude de ces activations est déterminée grâce à une interaction multisensorielle des différents afférents sensoriels (proprioception, information vestibulaire et visuelle) activés par une perturbation donnée avec les signaux préalablement générés par le niveau supérieur ou programme moteur central.

Les premiers auteurs à suggérer la présence d’un programme moteur central lors de perturbations posturales en position assise furent Forssberg et Hirschfield (1994). Ces auteurs ont soumis des sujets à des perturbations linéaires et angulaires du corps entier alors que ceux-ci étaient assis sur une plate-forme motorisée. Forssberg et Hirschfield (1994) ont observé que les réponses posturales musculaires étaient similaires que la perturbation soit une translation antérieure ou une rotation élevant les jambes. Par contre, au niveau cinématique seul le mouvement pelvien fut similaire entre les deux perturbations. Étant donné la complexité des réponses musculaires et leur présumée indépendance en réponse à l’étirement musculaire, Forssberg et Hirschfield (1994) postulèrent que les réactions posturales en position assise étaient programmées au niveau central. De plus, ces auteurs ont suggéré que la source sensorielle permettant de déclencher le programme moteur central était la rotation du bassin. Quelques années plus tard, Mittelstaedt (1996) a réinterprété ce résultat comme une preuve indirecte de l’existence de gravicepteurs somatiques situés à l’intérieur de la cavité abdominale, probablement au niveau des reins ou du système vasculaire. Suite à la stimulation des afférents au niveau du bassin, le programme moteur central élaborerait une ébauche des signaux moteurs envoyés à la musculature du rachis. Par la suite, les afférents proprioceptifs nucaux de même que les afférents vestibulaires pourraient interagir avec ces commandes motrices primitives afin d’en modifier le timing et l’amplitude finaux. Ce sont ces commandes motrices finales, composées de l’interaction entre le programme moteur central et les afférents vestibulaires et proprioceptifs nucaux, qui seront enregistrées au niveau des muscles cervicaux et du rachis.

Szabo et Welcher (1996) ont soumis des sujets à des accélérations linéaires en simulant de réels accidents automobiles par l’arrière à une vitesse de 16 km/h (changement de vitesse de 10 km/h). Les auteurs ont observé que le déclenchement de l’activité électromyographique des muscles nucaux, thoraciques et lombaires suite à l’impact ne semblait pas être lié à l’accélération ou au mouvement d’une quelconque partie du corps. Ainsi, les auteurs ont suggéré que l’information déclenchant ces activités ne devaient pas être un simple réflexe d’étirement ou d’origine vestibulaire. Plutôt, l’initialisation de ces réponses musculaires serait la conséquence d’un programme moteur central, tel que proposé par Forssberg et Hirschfield (1994). De plus, Szabo et Welcher (1996) ont observé que les latences musculaires survenaient toutes entre 90 et 120 ms suivant l’impact, suggérant que l’information proprioceptive provenant du bassin et de la colonne lombaire était un candidat de choix pour le déclenchement des réponses musculaires.

Une seconde étude a proposé l’implication d’un programme moteur central lors de la stabilisation de la tête sur le tronc suite à des accélérations linéaires du tronc (Magnusson et al. 1999). Ces auteurs ont soumis les sujets à des accélérations linéaires du tronc en position assise alors que les sujets avaient un indice du début de la perturbation (compte à rebours) ou ne possédaient aucun indice. Les résultats de cette étude montrent que, peu importe la condition expérimentale, la latence des muscles cervicaux demeurait la même par rapport au début du mouvement de la chaise. Par conséquent, Magnusson et al. (1999) ont interprété ce résultat comme une preuve indirecte que les réponses motrices cervicales étaient déclenchées par un programme moteur central puisque le contexte cognitif n’influencerait pas les latences de l’activité musculaire observée. Ce raisonnement ne paraît toutefois pas exact puisque Nashner (1977) avait suggéré que le programme moteur puisse être modifié avant le début de la perturbation en fonction de l’incertitude reliée à la tâche. Ainsi, l’élaboration du programme moteur central pourrait probablement prendre en compte l’information relative au début de la perturbation afin d’en modifier les divers paramètres (latences, amplitude des réponses électromyographiques et muscles sollicités).

Finalement, deux études récentes ont suggéré la possible implication du programme moteur central pour la stabilisation de la tête sur le tronc lors d’accélérations linéaires du tronc. Tout d’abord, Vibert et al. (2001) ont suggéré qu’un programme moteur central déclenché par l’information somesthésique du pelvis était responsable des premières réponses électromyographiques nucales principalement parce que les sujets ont montré des mouvements similaires de la tête peu importe la direction de l’accélération mais aussi puisque les réponses musculaires précédaient le mouvement de la tête et parfois même le mouvement du tronc. Ensuite, Keshner (2003) a proposé ce mécanisme puisque les réponses musculaires qu’elle a observées ne furent pas spécifiques à la direction de la perturbation et puisque, malgré le fait que les accélérations linéaire et angulaire de la tête sur le tronc variaient selon que le tronc était fixe ou libre, l’amplitude des réponses musculaires ne furent pas modulées. En outre, les latences des réponses posturales musculaires observées par Keshner (2003) correspondent à celles observées pour les réactions posturales à longue latence résultant d’une intégration multisensorielle.

Le réflexe cervicocolique se définie comme une réponse compensatoire des muscles nucaux lors d’un mouvement relatif de la tête sur le tronc. Ce mouvement relatif de la tête sur le tronc crée un étirement de plusieurs structures cervicales : fuseaux neuromusculaires, récepteurs articulaires et cutanés. Chan et al. (1987) ont montré que les fuseaux neuromusculaires nucaux possédaient les propriétés dynamiques et statiques nécessaires pour expliquer le comportement du réflexe cervicocolique. En ce qui concerne les récepteurs articulaires cervicaux, certains auteurs furent incapables d’identifier des récepteurs à adaptation lente (Richmond et Bakker 1982) alors que ces structures ont été identifiées précédemment dans la capsule zygapophysaire par Wyke (1979). La contribution des récepteurs articulaires à l’élaboration du réflexe cervicocolique demeure ainsi controversée. Conséquemment, la description détaillée qui suit se limitera au fuseau neuromusculaire, à la physiologie du réflexe cervicocolique et aux études ayant suggéré l’implication de ce réflexe lors d’un coup du lapin.

Certaines caractéristiques des fuseaux neuromusculaires cervicaux méritent une attention particulière mais avant tout, il paraît nécessaire de présenter la structure générale d’un fuseau neuromusculaire situé dans un muscle distal. La fibre musculaire spécialisée contenant le fuseau neuromusculaire se nomme la fibre intrafusale. La fibre intrafusale est plus petite que la fibre extrafusale et ne contribue pas significativement au développement de la force par le muscle. La fibre musculaire intrafusale est subdivisée en régions spécifiques: une centrale non contractile recouverte d’une capsule de tissu conjonctif et deux régions polaires contenant les éléments contractiles. Il existe trois types de fibres intrafusales : les fibres à chaîne, les fibres à sac statiques et les fibres à sac dynamiques. Les fibres à chaîne sont petites et minces et leurs noyaux sont alignés alors que les fibres à sac ont un plus gros diamètre et leurs noyaux s’entassent dans la région centrale. La figure 5 illustre l’anatomie d’un fuseau neuromusculaire du muscle squelettique situé dans un membre.

Figure 6 : Anatomie d’un fuseau neuromusculaire du muscle squelettique. Figure adaptée avec permission de Hullinger (1984), Boyd (1980) et Pearson et Gordon (2000).

L’innervation sensorielle du fuseau neuromusculaire pénètre la capsule du fuseau dans sa partie centrale. De façon générale, les fibres sensorielles s’enroulent autour des fibres intrafusales. Ainsi, lorsque la fibre musculaire est étirée, les afférents sensoriels entourant la fibre intrafusale s’allongent créant une augmentation de la fréquence de décharge de ces afférents. Il existe deux types d’afférents sensoriels reliés au fuseau neuromusculaire : les afférents primaires (Ia) et les afférents secondaires (II). Les afférents primaires s’enroulent autour de tous les types de fibres intrafusales alors que les afférents secondaires se terminent uniquement sur les fibres à sac statiques et les fibres à chaîne. Conséquemment, les afférents primaires sont plus sensibles aux variations de longueur que les afférents secondaires.

L’innervation motrice du fuseau neuromusculaire possède aussi certaines particularités. Tout d’abord, la fibre intrafusale est innervée par un motoneurone gamma, statique ou dynamique. Le motoneurone gamma statique innerve les fibres à sac statiques et les fibres à chaîne alors que le motoneurone gamma dynamique innerve les fibres à sac dynamiques. Une activation du motoneurone gamma statique rendra le fuseau neuromusculaire plus sensible à la longueur du muscle et une activation du motoneurone gamma dynamique rendra le fuseau neuromusculaire plus sensible aux changements de la longueur du muscle. Afin de conserver la sensibilité du fuseau neuromusculaire aux variations de la longueur du muscle lors d’une contraction musculaire volontaire, une co-activation entre les motoneurones alpha (innervant les fibres extrafusales) et gamma existe. Cette co-activation alpha-gamma prévient qu’un relâchement ne se crée à l’intérieur du fuseau lors d’un mouvement volontaire. Finalement, il existe un troisième type de motoneurone, le motoneurone bêta, qui innerve la fibre extrafusale mais qui envoie aussi des collatérales vers la fibre intrafusale.

Lors d’études effectuées chez le chat, Abrahams et Richmond (1988) ont montré que les fuseaux neuromusculaires des muscles nucaux possédaient une densité et une morphologie plutôt rares pour les muscles des membres supérieurs et inférieurs. En fait, ces auteurs ont observé que les muscles nucaux présentaient une densité de fuseaux neuromusculaires beaucoup plus élevée que pour les muscles des membres : les muscles intervertébraux nucaux pouvaient contenir jusqu’à 500 fuseaux neuromusculaires par gramme de muscle. Une telle densité de fuseaux peut être rencontrée dans les muscles digitaux (faible masse cependant) alors que les muscles de membres proximaux peuvent contenir entre 10 à 30 fuseaux neuromusculaires par gramme de muscle. Une autre observation intéressante concerne la morphologie des fuseaux neuromusculaires nucaux. Contrairement aux fuseaux retrouvés dans les membres qui sont habituellement isolés, Abrahams et Richmond (1988) ont montré que les fuseaux présents dans les muscles nucaux sont fréquemment liés les uns aux autres. Bien que certains fuseaux neuromusculaires existent de façon isolée dans les muscles nucaux du chat, la morphologie typique des fuseaux neuromusculaires cervicaux consisterait en un amas de deux à cinq fuseaux qui partagerait des éléments capsulaires ou intrafusaux. Cet amas de fuseaux neuromusculaires serait fréquemment rencontré sous la forme de tandem, i.e. que les récepteurs seraient liés en série par une fibre musculaire intrafusale commune. À l’occasion, tous les récepteurs liés possèdent les caractéristiques d’un fuseau neuromusculaire mais, le plus fréquemment, un fuseau possédant des caractéristiques fusales typiques (voir description précédente) est lié par une fibre intrafusale à une seconde capsule possédant moins de fibres intrafusales et une innervation réduite. Typiquement, cette seconde encapsulation contient une fibre à sac statique et un groupe de fibres à chaîne et possède une innervation gamma (statique) réduite. Lorsqu’ils ont étudié la physiologie du système fusal nucal du chat, Richmond et Abrahams (1979) ont identifié un nombre important d’afférents sensoriels dont les caractéristiques ne permettaient pas de les classifier comme des afférents primaires ni secondaires. En fait, ces afférents montraient des réponses intermédiaires à l’étirement musculaire, avec une sensibilité moins grande à la vitesse d’étirement du muscle. Il semble que ce mode de décharge correspond bien aux propriétés morphologiques des fuseaux en tandem. Similairement, Chan et al. (1987) ont pu distinguer trois catégories de fuseaux neuromusculaires nucaux chez le chat en fonction de leurs réponses à l’étirement. Une dernière propriété morphologique des fuseaux neuromusculaires cervicaux du chat mérite une attention particulière. Il semble que les fuseaux neuromusculaires cervicaux se présentent fréquemment en contact étroit avec des organes tendineux de Golgi ou avec des corpuscules de Pacini (Abrahams et Richmond 1988). On pourrait penser que cette présentation est le fruit du hasard due à la grande densité des fuseaux dans les muscles nucaux mais Abrahams et Richmond (1988) rapportent que le tiers des organes tendineux de Golgi est en contact avec un fuseau neuromusculaire. Ce duo de récepteur paraît physiologiquement intéressant puisqu’il possède les caractéristiques nécessaires pour informer le système nerveux de la longueur et de la tension dans une unité motrice déterminée. Cependant, aucune étude physiologique ne permet de spéculer sur les mécanismes d’intégration de ces informations sensorielles.

Figure 7 : Anatomie de la musculature cervicale. Figure adaptée avec permission de Rohen et al. (1998)

Chez l’humain, quelques chercheurs ont tenté de décrire les propriétés des fuseaux neuromusculaires contenus dans les muscles nucaux. La figure 7 présente l’anatomie de la musculature cervicale chez l’humain. Cooper et Daniel (1963) furent les premiers à décrire la présence de fuseaux neuromusculaires nucaux liés les uns aux autres chez l’humain. Plus récemment, Kulkarni et al. (2001) ont étudié les fuseaux neuromusculaires des muscles suboccipitaux chez le fœtus humain. Ces auteurs ont remarqué que les fuseaux neuromusculaires nucaux étaient plus abondants à proximité d’un vaisseau sanguin majeur ou d’un nerf. Kulkarni et al. (2001) ont identifié des regroupements de trois ou quatre fuseaux neuromusculaires qui pouvaient être soit en série avec une fibre intrafusale commune ou en amas «overlapping stacks». Cette configuration était plus fréquente dans le muscle oblique inférieur de la tête. Concernant la densité des fuseaux neuromusculaires, Kulkarni et al. (2001) ont montré que le droit postérieur de la tête présentait 98 fuseaux par gramme de muscle alors que l’oblique supérieur de la tête en présentait 190 par gramme et l’oblique inférieur, 242. Cette densité est très élevée si l’on compare aux autres muscles du corps : trapezius 2.2 fuseaux neuromusculaires par gramme, grand dorsal 1.4, premier lombrical 16.5. Il est intéressant de noter que le trapezius et le grand dorsal possède un plus grand nombre total de fuseaux neuromusculaires que les petits muscles nucaux mais étant donné leur grande masse, la densité de fuseaux par gramme de muscle est relativement faible. Boyd-Clark et al. (2002) ont aussi décrit la morphologie et la densité des fuseaux neuromusculaires situés dans les muscles long du cou et multifide cervical aux niveaux vertébraux C5 à C7. Ces deux muscles sont considérés comme des muscles profonds du cou ; le long du cou s’attache antérieurement sur chacun des corps vertébraux alors que le multifide s’attache postérieurement sur les lames de chacune des vertèbres. Le premier retiendrait la lordose cervicale alors que le second résisterait les forces gravitationnelles agissant sur le rachis cervical. De façon générale, Boyd-Clark et al. (2002) ont montré que les fuseaux neuromusculaires étaient principalement situés à la partie antérolatérale de ces muscles. L’analyse morphologique de ces deux muscles a montré que les fuseaux situés dans le muscle long du cou se présentaient fréquemment sous la forme d’amas de deux à dix fuseaux alors que ceux situés dans le multifide étaient généralement isolés. De plus, la densité des fuseaux neuromusculaires à l’intérieur du muscle long du cou fut supérieure à celle des fuseaux dans le multifide (49 fuseaux par gramme de muscle dans le muscle long du cou par rapport à 24 fuseaux dans le multifide). Une autre observation intéressante de Boyd-Clark et al. (2002) est que la morphologie et la densité des fuseaux neuromusculaires des muscles long du cou et multifide ne sont pas modifiées avec l’âge. En résumé, cette étude et la précédente (Kulkarni et al. 2001) permettent de noter que la densité des fuseaux musculaires des muscles profonds du cou est supérieure à celle observée dans les autres muscles du corps et que les petits muscles postérieurs du cou (obliques et petit droit) ont une plus grande densité de fuseaux neuromusculaires que les muscles multifides et long du cou.

Afin d’étudier les propriétés du réflexe cervicocolique, il est nécessaire de manipuler le corps d’un animal ou d’un humain tout en gardant sa tête fixe dans l’espace. Lors d’études effectuées chez le chat décérébré, Peterson et al. (1985) ont montré que le réflexe cervicocolique horizontal (rotation autour de l’axe vertical) montrait une réponse statique (i.e. presque en phase avec la position angulaire de la tête relative au tronc) lors d’un étirement à basse fréquence (moins de 0.2 Hz). Le réflexe cervicocolique montre aussi une grande sensibilité pour de faibles amplitudes de rotation (2°). Lors de stimulations à des fréquences plus élevées (0.5 à 5 Hz), ce réflexe montre un comportement dynamique caractérisé par une avance de la contraction musculaire sur la position angulaire de la tête (relative au tronc) qui peut être modélisée par un système de deuxième ordre. Ainsi, lors de stimulations à 5 Hz, la réponse musculaire maximale est observée environ 150° avant l’atteinte de la position angulaire maximale de la tête relative au tronc. Il est important de noter que ces propriétés du réflexe cervicocolique furent observées sur un chat décérébré et que ce réflexe est sous le contrôle des centres supérieurs qui exercent une forte influence inhibitrice sur ce réflexe (Peterson et al. 1988). À ma connaissance, aucune étude n’a tenté d’évaluer les propriétés du réflexe cervicocolique dans le plan sagittal (autour d’un axe horizontal parallèle aux épaules) en effectuant des mouvements du corps d’un chat avec la tête fixe. Cependant, il est possible que les propriétés du réflexe cervicocolique telles qu’observées par Peterson et al. (1985) soient généralisables à tous les plans de mouvement.

Dutia et Price (1987) ont montré que la contraction réflexe provoquée par l’étirement d’un muscle extenseur du cou était limitée à ce muscle. Autrement dit, le muscle situé controlatéralement à celui étiré ne montrait aucune modification de son activité électrique lors d’une telle stimulation. Ceci amena les auteurs à inférer que les pools de motoneurones des muscles extenseurs du cou seraient organisés de manière indépendante, avec peu de collatérales vers les autres pools de motoneurones des muscles nucaux (Dutia 1988). Bilotto et al. (1982b) ont observé, chez le chat, que les réponses musculaires générées par le réflexe cervicocolique n’étaient pas uniformes. En effet, ils ont remarqué qu’au niveau du muscle splénius, l’activité électromyographique de la portion du muscle située le plus près de la tête était plus modulée par l’étirement musculaire et que lors de faibles étirements, seule l’activité de cette portion du muscle était modulée. Ezure et al. (1978) ont montré que les afférents nucaux possédaient une influence excitatrice monosynaptique sur les motoneurones alpha. Cependant, ces mêmes auteurs ont aussi montré que les plus fortes excitations provoquées par les afférents nucaux sur les motoneurones s’effectuaient par des voies polysynaptiques. De leur côté, Abrahams et al. (1975) ont montré l’absence de voie monosynaptique pour les muscles nucaux dorsaux chez le chat. Ainsi, le réflexe d’étirement du cou diffère de celui des autres membres par l’existence de voies excitatrices polysynaptiques entre les afférents primaires et les motoneurones. L’existence de telles voies a probablement une grande utilité étant donné l’anatomie fonctionnelle de la musculature cervicale. En effet, un même muscle cervical peut avoir des actions différentes sur les mouvements de la tête; par exemple, le trapezius est un muscle extenseur et rotateur de la tête. De plus, deux muscles donnés peuvent avoir une action synergique lors de certains mouvements et antagoniste pour d’autres. Les motoneurones innervant les muscles cervicaux doivent recevoir l’information nécessaire d’afférents primaires pour accomplir l’ensemble de ces fonctions. Une circuiterie câblée ne permettrait pas la flexibilité requise par la musculature cervicale. À l’inverse, des circuits polysynaptiques peuvent permettre une activation différenciée des divers muscles cervicaux en fonction de la stimulation des afférents sensoriels. Bien qu’il soit permis de croire que des voies polysynaptiques existent entre les afférents primaires et les motoneurones cervicaux chez l’homme, aucune évidence ne permet d’en être certain.

Tel que mentionné précédemment, le réflexe cervicocolique est une réponse compensatrice des muscles nucaux suite à un mouvement relatif de la tête sur le tronc créant un étirement des structures nucales. Lors d’une accélération linéaire du tronc chez des sujets assis, il est important de noter qu’un mouvement de la tête n’est pas requis pour étirer les structures cervicales. En fait, lorsque la perturbation est appliquée au tronc, il y a en premier lieu un mouvement linéaire du tronc vers l’avant alors que la tête demeure immobile dans l’espace due à son inertie. Ceci entraîne un mouvement relatif vers l’arrière de la tête par rapport au tronc créant alors un étirement des structures cervicales. En conséquence, le réflexe cervicocolique peut être déclenché au moment où le tronc commence à accélérer vers l’avant. Bien que Szabo et Welcher (1996) et Magnusson et al. (1999) n’aient pas suggéré l’implication de ce réflexe lors d’un coup du lapin, ils ont observé que les activités musculaires cervicales survenaient entre 50 et 70 ms après le début du mouvement du tronc. Ce délai est théoriquement assez long pour permettre à un réflexe polysynaptique d’agir sur la musculature cervicale. Brault et al. (2000) furent les premiers à suggérer qu’un circuit réflexe puisse déclencher les réponses électromyographiques nucales possiblement via l’étirement de la musculature cervicale antérieure lors de la phase initiale de la perturbation. Vibert et al. (2001) ont suggéré que les réponses musculaires cervicales étaient déclenchées par l’information somesthésique provenant soit des hanches, du tronc ou du cou. Ces auteurs ont pu écarter la possibilité de l’implication du réflexe vestibulocolique puisque les réponses musculaires précédaient le début du mouvement de la tête dans leur étude. Plus récemment, Siegmund et al. (2002) ont montré que la latence des réponses musculaires cervicales diminuait lorsque l’accélération linéaire de la perturbation augmentait. Kumar et al. (2002) ont aussi observé des résultats similaires. Ces observations amenèrent les deux groupes d’auteurs à proposer que l’accélération linéaire représentait le stimulus déclenchant les réponses musculaires via des réflexes à courtes latences. Cependant, Kumar et al. (2002) et Siegmund et al. (2002) n’ont pas réussi à déterminer si le déclenchement des réponses musculaires résultait de l’étirement des structures nucales ou de la stimulation du système vestibulaire. Finalement, Keshner (2003) a suggéré que le réflexe cervicocolique pouvait intervenir dans l’élaboration des réponses musculaires nucales mais que son rôle était surtout de moduler la rigidité du système tête-cou.

Le réflexe vestibulocolique se définie comme une réponse compensatoire des muscles nucaux lors d’un mouvement de la tête dans l’espace, que ce soit un mouvement du corps entier dans l’espace ou un mouvement relatif de la tête sur le tronc. Divers éléments sensoriels du système vestibulaire sont stimulés lors de mouvements de la tête. De façon générale, il est possible d’affirmer que le rôle du réflexe vestibulocolique est de stabiliser la tête dans l’espace.

Situé dans l’oreille interne, l’appareil vestibulaire contient deux principaux types de structures : les organes otholitiques (l’utricule et le saccule) et les canaux semi-circulaires (figure 6). Les organes otholitiques sont sensibles aux accélérations linéaires de la tête alors que les canaux semi-circulaires, de par leur orientation perpendiculaire les uns par rapport aux autres, répondent aux accélérations angulaires de la tête dans tous les plans. L’information sensorielle générée par ces capteurs est transportée aux noyaux vestibulaires par le huitième nerf crânien. L’intérieur des organes otholitiques et des canaux semi-circulaires est rempli d’un liquide nommé endolymphe. Les canaux semi-circulaires se terminent dans l’utricule à l’exception d’une portion du canal postérieur qui se termine dans le saccule.

Figure 8 : Anatomie de l’appareil vestibulaire. Figure adaptée avec permission de Iurato (1967) et Goldberg et Hudspeth (2000).

La présente description anatomophysiologique du système vestibulaire est inspirée du texte de Goldberg et Hudspeth (2000). Les cellules spécialisées du système vestibulaire sensibles au mouvement se nomment cellules ciliées. Les cellules ciliées de l’appareil vestibulaire sont situées uniquement dans la crête ampullaire des canaux semi-circulaires et dans la macule de l’utricule et du saccule. La surface d’une cellule ciliée contient 40 à 70 stéréociles dont le plus long s’appelle kinocile. Le kinocile est toujours situé à une extrémité des stéréociles. Cet arrangement est important physiologiquement puisque lorsque les stéréociles sont pliés en direction du kinocile, il y a augmentation de la fréquence de décharge du nerf vestibulaire. À l’inverse, la fréquence de décharge du nerf vestibulaire diminue lorsque les stéréociles s’éloignent du kinocile.

À l’intérieur de l’utricule se trouve une macule qui est orientée horizontalement. Cette macule est riche en cellules ciliées. Sur la macule se trouve une gelée sur laquelle reposent des otolithes (cristaux de carbonate de calcium). Lors d’une accélération linéaire de la tête, il y a une déformation de la masse gélatineuse sur la macula causée par les otolithes, entraînant un mouvement des stéréociles. Les kinociles des cellules ciliées sur la macule de l’utricule sont orientées vers un repère curvilinéaire nommé striola. Ainsi, toute accélération linéaire dans les plans sagittal ou frontal entraînera une dépolarisation de certaines cellules et une hyperpolarisation de d’autres. C’est l’amalgame complexe de ces signaux qui permettra d’informer le cerveau des accélérations linéaires subies par la tête. L’anatomie du saccule est similaire à celle de l’utricule exceptée que l’orientation de la macule sacculaire est verticale. Ainsi, le saccule est sensible aux accélérations dans les plans vertical et sagittal.

Concernant les canaux semi-circulaires, les cellules ciliées sont situées dans un épaississement épithélial nommé crête ampullaire Les cellules ciliées s’étendent dans une masse gélatineuse située au sommet de la crête ampullaire nommée cupule. Étant donné que les canaux semi-circulaires sont remplis d’endolymphe, l’inertie de ce liquide fera basculer la cupule créant ainsi un déplacement des cellules ciliées lors d’un mouvement angulaire de la tête et par conséquent une modification de la polarisation neurale. Les cellules ciliées des canaux semi-circulaires sont alignées de façon organisée. De façon générale, les canaux semi-circulaires sont sensibles aux accélérations angulaires de la tête. Dans les canaux semi-circulaires horizontaux, les kinociles sont situés à l’extrémité utriculaire des stéréociles. Ainsi, lorsque les stéréociles des canaux semi-circulaires horizontaux sont pliés en direction de l’utricule, il y a une augmentation de la fréquence de décharge de l’afférent vestibulaire. Les canaux semi-circulaires horizontaux droit et gauche s’assistent lors d’une accélération angulaire de la tête dans le plan horizontal. Par exemple, lors d’une rotation de la tête vers la gauche, les stéréociles gauches plieront vers le kinocile (et l’utricule) et les stéréociles droits plieront dans la direction inverse du kinocile. Ainsi, le nerf vestibulaire gauche augmentera sa fréquence de décharge et le droit la diminuera. Dans les canaux semi-circulaires supérieurs et postérieurs, les kinociles sont situés à l’extrémité opposée à l’utricule des stéréociles. Ainsi, lorsque les stéréociles de ces canaux semi-circulaires sont pliés en direction de l’utricule, il y a une diminution de la fréquence de décharge de l’afférent vestibulaire. Un peu comme les canaux semi-circulaires horizontaux, le canal semi-circulaire supérieur d’un côté travaille en synergie avec le canal semi-circulaire postérieur controlatéral. Par exemple, une activation de l’afférent vestibulaire innervant le canal semi-circulaire supérieur gauche sera couplée à une inhibition de l’afférent vestibulaire innervant le canal semi-circulaire postérieur droit.

Afin d’étudier les propriétés du réflexe vestibulocolique, il est nécessaire de manipuler la tête d’un animal ou d’un humain tout en limitant les mouvements du tronc par rapport à la tête. Lors d’études effectuées chez le chat décérébré, Ezure et al. (1978) et Bilotto et al. (1982a) ont analysé les réponses musculaires résultants des mouvements appliqués à la tête des animaux. Ces auteurs ont montré que le réflexe vestibulocolique horizontal (rotation autour d’un axe vertical) montrait un comportement dynamique caractérisé par une avance de la contraction musculaire sur la position angulaire de la tête qui peut être modélisée par un système de deuxième ordre pour des fréquences de stimulation comprises entre 0.1 et 5 Hz. Ainsi, lors de stimulations à 0.1 Hz, la réponse musculaire maximale est observée environ 30° avant l’atteinte de la position angulaire maximale de la tête alors qu’à 5 Hz, cette avance est d’environ 150°. De plus, le gain du réflexe vestibulocolique horizontal augmente lorsque la fréquence de stimulation passe de 0.1 à 5 Hz. À très basses fréquences (0.015 à 0.1 Hz), Dutia (1988) a montré que le gain de ce réflexe tendait vers 0 alors qu’une augmentation de l’avance de la réponse musculaire sur la position de la tête fut observée lorsque la fréquence de stimulation s’approchait de 0.015 Hz, tel que prédit par le système de deuxième ordre. Il est important de noter que ces propriétés du réflexe vestibulocolique furent observées dans le plan horizontal, mouvement activant principalement les canaux semi-circulaires horizontaux. De plus, il faut noter que ces observations furent réalisées chez un chat décérébré et que, tout comme le réflexe cervicocolique, les centres supérieurs exercent une forte influence inhibitrice sur le réflexe vestibulocolique (Peterson et al. 1988). Des études menées par Dutia et Price (1987) ont évalué les propriétés du réflexe vestibulocolique dans le plan sagittal (rotation autour d’un axe horizontal parallèle aux épaules) chez le chat décérébré. Les mouvements de la tête dans le plan sagittal activent les canaux semi-circulaires supérieurs et postérieurs en plus de stimuler les récepteurs otolithiques situés dans l’utricule et le saccule. Lors d’une stimulation à 0.1 Hz de la tête dans le plan sagittal, la réponse musculaire maximale devance la position angulaire maximale de la tête d’environ 30°. Lorsque la fréquence de la stimulation augmente (de 0.1 à 5 Hz), l’activité musculaire devance encore plus la position de la tête et le gain de la réponse réflexe augmente. Ces caractéristiques du réflexe vestibulocolique dans le plan sagittal ressemblent beaucoup à celles décrites précédemment pour des mouvements dans le plan horizontal. Par contre, lorsque la fréquence de stimulation de la tête se situe entre 0.015 et 0.1 Hz, les différences entre les réflexes stimulés par chacun des plans de mouvement apparaissent. Lors de stimulations à de telles fréquences, l’apport afférent des canaux semi-circulaires est très faible. Le gain du réflexe vestibulocolique sagittal demeure constant entre 0.015 et 0.2 Hz alors que la réponse musculaire devance toujours la position de la tête d’environ 30°. Ceci suggère que certains récepteurs sensibles à la position de la tête, présumément les otolithes, sont responsables des caractéristiques du réflexe vestibulocolique à basses fréquences.

Typiquement, les motoneurones cervicaux reçoivent des afférences de tous les canaux semi-circulaires ainsi que des organes otolitiques bilatéraux; ces afférences peuvent être excitatrices ou inhibitrices. Ezure et al. (1978) ont montré que les motoneurones alpha et gamma étaient coactivés lors du réflexe vestibulocolique. Chez le chat, les voies neurales reliant les canaux semi-circulaires et les otolithes aux motoneurones cervicaux sont majoritairement bisynaptiques bien que certaines soient trisynaptiques (Wilson et Schor 1999). La majorité des fibres vestibulospinales proviennent des noyaux vestibulaires médial, latéral et inférieur et ces fibres empruntent les tractus vestibulospinaux médial et latéral pour atteindre les segments cervicaux. Une voie parallèle entre le système vestibulaire et les motoneurones cervicaux semble être le tractus réticulospinal médial. En effet, Peterson et al. (1980) ont montré qu’une portion de ces fibres répond à des stimulations des canaux semi-circulaires horizontal et supérieur. Précédemment, Peterson et Abzug (1975) avaient montré que le tractus réticulospinal envoyait des collatérales vers les segments cervicaux supérieurs.

Avant de discuter des études portant sur des accélérations linéaires du tronc, il est important de rappeler une série de travaux essentiels ayant permis d’explorer les propriétés du réflexe vestibulocolique chez l’homme. Tout d’abord, il y a eu les études de Ito et al. (1995) et Corna et al. (1996) qui ont comparé les réponses musculaires cervicales d’une population contrôle avec celle de personnes souffrant de déficits labyrinthiques bilatéraux. Lors d’un relâchement soudain du support de la tête lorsque les sujets étaient en décubitus dorsal, Ito et al. (1995) ont observé que la latence des muscles sternocleidomastoideus avoisinait 22 à 25 ms chez les sujets contrôles comparativement à 56-73 ms chez les patients présentant un déficit vestibulaire. Parallèlement, lors d’une tâche de relâchement d’une force sur la tête, l’inhibition des réactions musculaires du sternocleidomastoideus observées chez les sujets contrôles avaient une latence d’environ 25 ms comparativement à 41 ms pour les sujets souffrant de déficits labyrinthiques (Corna et al. 1996). Pour ces deux études, les auteurs ont suggéré que la réponse la plus courte observée suite à la perturbation (activation ou inhibition) était transmise par le réflexe vestibulocolique. Ainsi, ce réflexe posséderait une latence d’environ 25 ms chez des sujets sains. Les réponses posturales observées chez les patients présentant un déficit vestibulaire seraient médiées par le réflexe cervicocolique; celui-ci aurait donc une latence d’environ 50 ms. Une seconde méthodologie permettant d’enregistrer la latence du réflexe vestibulocolique est d’appliquer un courant galvanique au niveau des apophyses mastoïdiennes et d’enregistrer la réponse musculaire au niveau des muscles nucaux (Watson et Colebatch 1998; Watson et al. 1998). Lors d’un tel protocole, les réponses électromyographiques enregistrées au niveau du sternocleidomastoideus ont une latence d’environ 8 ms. Ces réponses musculaires sont augmentées par le niveau d’activité musculaire de base; plus le muscle est activé, plus grande sera la réponse réflexe. Il faut noter que pour ces études, la stimulation galvanique augmente ou diminue (selon la polarité du courant électrique) la fréquence de décharge du nerf vestibulaire et outrepasse donc le temps de transduction pour transformer l’information de mouvement au niveau du récepteur vestibulaire en information électrique. Halmagyi et Curthoys (1999) ont montré que le réflexe vestibulocolique pouvait aussi être stimulé par un son intense (environ 100 dB) ou par un coup de marteau réflexe au niveau du front. La latence de ce réflexe est aussi d’environ 8 ms avec une phase positive à 13 ms et négative à 23 ms. La réponse de ce réflexe suite à une stimulation sonore intense est perdue lors d’une neurotomie vestibulaire mais conservée chez les personnes sourdes, suggérant l’implication du système vestibulaire (probablement le saccule) dans l’établissement de cette réponse réflexe. En conclusion, les résultats de ces études semblent suggérer que la latence du réflexe vestibulocolique chez l’homme soit d’environ 25 ms lorsqu’il est stimulé par un mouvement de la tête et 8 ms lorsqu’il est stimulé par un son, un courant galvanique ou un coup de marteau réflexe appliqué au front.

Lors de perturbations appliquées au tronc dans le plan vertical (mouvements de translation supéro-inférieure et inféro-supérieure), Aoki et al. (2001) ont montré que les réponses posturales à plus courte latence (environ 24 ms) étaient observées au niveau du sternocleidomastoideus lors de l’ascension. Lors de la descente, les latences des réponses électromyographiques furent augmentées de 25 à 44 ms après le début du mouvement de la plate-forme. Les auteurs ont aussi remarqué que la latence des muscles cervicaux n’était pas modifiée par le port d’un collier cervical mais que ce dernier modifiait l’amplitude de la réponse musculaire tardive suite à la perturbation. Conséquemment, Aoki et al. (2001) ont suggéré que la première réponse observée suite à une accélération linéaire verticale serait médiée par le réflexe vestibulocolique alors que la réponse plus tardive résulterait d’une action du réflexe cervicocolique.

Keshner et ses collaborateurs ont soumis des sujets humains à des perturbations rotationnelles du corps entier dans les plans horizontal et vertical (Keshner et al. 1995; Keshner et Peterson 1995). Ces études ne permettent pas de discerner entre la contribution des réflexes cervico et vestibulocolique mais les auteurs ont suggéré que le réflexe vestibulocolique était plus important pour la stabilisation de la tête sur le tronc; c’est donc pour respecter cette idée que ces résultats sont présentés dans cette section. Lors de mouvements du tronc dans le plan horizontal (rotation autour d’un axe vertical), Keshner et Peterson (1995) ont montré que le contrôle de la tête sur le tronc dépendait principalement d’un contrôle volontaire pour les perturbations à basse fréquence et de la mécanique du système tête-tronc pour les fréquences plus élevées. Ce n’est que pour les fréquences de perturbations de 1.5 à 2.5 Hz que les mécanismes réflexes joueraient un rôle important. Ces auteurs ont aussi suggéré qu’un des rôles des réflexes serait d’amortir la réponse de la tête à des hautes fréquences de perturbations et d’assurer une transition douce entre le contrôle volontaire et passif de la tête. Lorsque les perturbations sinusoïdales furent appliquées dans le plan vertical (rotation autour d’un axe horizontal perpendiculaire aux épaules), Keshner et al. (1995) ont remarqué que le gain des réponses cervicales fut plus élevé que pour des perturbations dans le plan horizontal, et particulièrement pour des fréquences de stimulation inférieures à 0.5 Hz et supérieures à 2.5 Hz. Ces auteurs ont alors suggéré que les réponses réflexes contribuaient de façon significative à la stabilisation de la tête sur le tronc pour l’ensemble des fréquences de stimulation étudiées (0.5 à 3.0 Hz). Keshner et al. (1995) ont suggéré que les différences de contrôle observées semblaient liées à la stimulation des organes otolithiques dans le plan vertical. Finalement, Keshner et al. (1999) ont montré que les réponses cervicales étaient similaires à une condition contrôle lorsqu’une masse fut ajoutée sur la tête, et ce dans les deux plans de mouvements (horizontal et vertical). Ces observations suggèrent aux auteurs que les mécanismes de contrôle actifs soient importants pour stabiliser la tête sur le tronc.

Peu d’études ont tenté de déterminer si les réactions posturales observées suite à un impact en véhicule motorisé ou à une perturbation en position assise pouvaient être déclenchées par les afférents vestibulaires. Cependant, en fonction des observations par Ito et al. (1995), Corna et al. (1996) et Aoki et al. (2001), il est possible de conclure qu’un délai de 20 à 30 ms entre le début du mouvement de la tête et le début des réponses musculaires est nécessaire pour que le réflexe vestibulocolique puisse initier les réponses électromyographiques. Plusieurs auteurs (Szabo et Welcher 1996; Ono et al. 1997; Magnusson et al. 1999; Siegmund et al. 2003b) ont observé que les réponses musculaires suivaient le début du mouvement de la tête d’au moins 20 à 30 ms. Kumar et al. (2002) ont généralement observé que le mouvement de la tête précédait l’activité électromyographique nucale à l’exception d’une condition où les sujets furent soumis à une accélération de 13.7 m/s2 de façon inattendue. Une figure de l’étude de Brault et al. (2000) semble aussi suggérer que le mouvement de la tête précède l’activité musculaire d’environ 40 ms. Bien que ces auteurs n’aient pas soulevé la possibilité que les afférents vestibulaires aient déclenché ces réponses musculaires, le délai requis pour l’élaboration d’une réponse vestibulocolique fut présent dans leurs observations. Aussi, Siegmund et ses collaborateurs (Siegmund et al. 1997; Siegmund et al. 2003a) ont montré que le mouvement vertical de la tête précédait le mouvement horizontal de celle-ci lors d’une accélération linéaire. Ainsi, le mouvement vertical de la tête surviendrait 25 à 35 ms après le début du mouvement de la plate-forme, simultanément au début du mouvement de la région cervico-thoracique. Ces auteurs ont alors suggéré que ce mouvement vertical de la tête pouvait déclencher les réponses musculaire nucales.

Lors de perturbations appliquées au tronc dans le plan sagittal (mouvements de translation postéro-antérieure), Keshner (2003) a remarqué des activités électromyographiques au niveau des muscles cervicaux et thoraciques qui surviendraient légèrement après le début de l’accélération de la plate-forme. L’auteure a associé l’origine de ces réponses posturales au système vestibulaire. Elle s’appuie sur les données de Halmagyi et Curthoys (1999) qui ont montré des réponses posturales aussi courtes que 8 ms suite à un bruit ou à un coup de marteau appliquée sur la tête. Ainsi, Keshner (2003) suggère que ces réponses auraient été déclenchée soit par le mouvement de la plate-forme ou par le son relié au départ de celle-ci. De façon générale, il est permis de douter de la première hypothèse soulevée par Keshner (2003) puisque plusieurs études ont auparavant observé les réactions posturales suite à une accélération linéaire et n’ont pas rapporté un tel phénomène. De plus, afin de stimuler le système vestibulaire conséquemment à un coup de marteau appliquée à la tête, une transmission du stimulus à travers les os crâniens est nécessaire (Halmagyi et al. 1995). En ce qui concerne l’hypothèse sonore, il serait intéressant de connaître le niveau sonore associé au déclenchement de l’accélération linéaire afin de déterminer si cette origine est possible. Finalement, afin de déterminer la latence du réflexe vestibulocolique (8 ms), les auteurs cités précédemment (Halmagyi et al. 1995; Watson et Colebatch 1998; Watson et al. 1998; Halmagyi et Curthoys 1999) ont utilisé une technique de moyennage réquérant plusieurs essais avec la même stimulation alors que les activités présentées par Keshner (2003) sont en fait un seul essai d’une perturbation linéaire. En conséquence, les résultats présentés par Keshner (2003) ne peuvent pas être pris comme une observation supportant l’implication du réflexe vestibulocolique lors d’accélérations linéaires appliquées au tronc.

Encore une fois, la majorité des données disponibles sur les interactions cervico- et vestibulocolique proviennent d’études effectuées chez le chat décérébré. Telles que décrites dans les sections précédentes, les propriétés des réflexes cervico et vestibulocolique sont très similaires suggérant qu’ils puissent interagir l’un avec l’autre. Peterson et al. (1985) ont étudié les réponses électromyographiques des muscles cervicaux lors de mouvements dans le plan horizontal (rotation autour d’un axe vertical) où les réflexes cervico- et vestibulocolique interagissent. Tout d’abord, ces auteurs ont fait tourner la tête de l’animal alors que le tronc était fixe. Dans cette situation, les deux réflexes agissent de façon agoniste en s’opposant aux mouvements de la tête. Peterson et al. (1985) ont remarqué que l’activité électromyographique résultante représentait la somme vectorielle des activités électromyographiques enregistrées pour chacun des réflexes lorsque stimulés séparément. Une seconde condition expérimentale étudiée par Peterson et al. (1985) fut une rotation du corps de l’animal tout en laissant la tête libre de bouger. Dans cette condition, le réflexe cervicocolique provoquera une réponse musculaire visant à maintenir la tête fixe sur le tronc, ce qui créera un mouvement de la tête. Ce mouvement de la tête stimulera le réflexe vestibulocolique qui tentera de maintenir la tête fixe dans l’espace. Clairement, les réponses musculaires découlant de ces réflexes seront opposées. Les résultats de Peterson et al. (1985) montrent que la réponse électromyographique observée est simplement la somme des activités produites par chacun des réflexes pris séparément. Dutia et Hunter (1985) ont aussi observé les interactions entre les réflexes cervico- et vestibulocolique chez le chat lors des mouvements dans le plan sagittal (rotation autour d’un axe horizontal parallèle aux épaules). Pour effectuer ces études, les auteurs ont détaché les muscles nucaux de leures insertions osseuses et les ont soumis à de petits étirements ou raccourcissements créés artificiellement. Simultanément, des mouvements de la tête étaient créés de façon à stimuler le réflexe vestibulocolique dans le plan sagittal. Les auteurs enregistraient les réponses électromyographiques des muscles nucaux. Les résultats de ces études montrent que lorsque l’étirement musculaire créé assiste le mouvement de la tête (étirement d’un muscle extenseur lors de la flexion cervicale), la réponse électromyographique observée est potentialisée par la contribution des deux réflexes. Par contre, lorsqu’un raccourcissement du muscle extenseur du cou accompagne le mouvement de flexion de la tête, la réponse réflexe combinée est réduite, voire même abolie. Finalement, ces interactions entre les réflexes cervico- et vestibulocolique fut observée uniquement dans le muscle étiré ou raccourci, i.e. que lorsque uniquement le muscle controlatéral à celui où l’on enregistrait l’activité électromyographique était étiré ou raccourci, aucune modulation du réflexe vestibulocolique ne fut observée.

Chez l’humain, les interactions entre les réflexes cervico- et vestibulocolique sont présumément fréquentes étant donné que des mouvements combinés de la tête sur le tronc et de la tête dans l’espace surviennent lors de plusieurs activités : marche, course à pied, saut ou encore lors d’un accident en véhicule motorisé. Ainsi, dépendamment de l’activité, un mouvement de la tête sera accompagné d’un plus ou moins grand étirement des muscles nucaux. Un contrôle efficace de la tête exigera que la force de contraction des muscles nucaux soit dynamiquement régulée en fonction des informations vestibulaires mais aussi des informations proprioceptives nucales. Lors de perturbation appliquée au niveau du tronc, Peng et ses collaborateurs (Peng et al. 1996; Peng et al. 1999) ont montré à l’aide de simulations mathématiques que la réponse musculaire déclenchée par les réflexes cervico- et vestibulocolique pouvaient être antagonistes. Ces auteurs ont étudié la stabilité du système tête-cou lors de perturbation rotationnelle dans le plan horizontal (rotation autour d’un axe vertical) mais il est possible de spéculer que des processus similaires surviendront lors de perturbations créant un mouvement de translation postéro-antérieure du tronc, similaires à celles rencontrées lors d’un accident automobile. Les simulations réalisées par Peng et al. (1999) suggèrent que le réflexe vestibulocolique serait dix fois plus important dans l’élaboration de la commande motrice cervicale que le réflexe cervicocolique. Les auteurs ajoutent toutefois que l’importance relative du réflexe est possiblement supérieure dans le plan vertical (rotation autour d’un axe horizontal perpendiculaire aux épaules). Finalement, Gresty (1989) a fait un commentaire intéressant en parlant des interactions possibles entre les réflexes cervico- et vestibulocolique lors d’accélérations linéaires du tronc. Spécifiquement, Gresty (1989) a affirmé que lors d’accélérations linéaires du tronc, le rôle de ces deux réflexes était de stabiliser la tête sur le tronc puisqu’il est impossible de stabiliser la tête dans l’espace alors que le tronc effectue une translation de quelques mètres. Bien que cette réflexion semble logique, il est permis de spéculer que le rôle du réflexe vestibulocolique serait de stabiliser la position angulaire de la tête dans l’espace lorsque le tronc subi une accélération linéaire et non pas de stabiliser la position absolue de la tête dans l’espace. Lors d’une accélération linéaire antérieure appliquée au tronc, le tronc subi le premier mouvement qui consiste en une translation linéaire vers l’avant et une rotation postérieure (extension) du tronc alors que la tête demeure immobile dans l’espace. À ce moment précis, les muscles postérieurs du cou sont étirés et la fonction du réflexe cervicocolique est alors de garder la tête fixe sur le tronc en créant une activation des muscles extenseurs du cou. Conséquemment, un mouvement d’extension de la tête surviendrait, occasionnant une stimulation des afférents vestibulaires dont la réponse tendrait à stabiliser la position angulaire de la tête dans l’espace en activant la musculature antérieure du cou. Bien que tout ceci soit hypothétique, il est pensable que lors de l’initiation de la perturbation linéaire, des réponses antagonistes résultant des réflexes cervico- et vestibulocolique soient observées.

La possibilité de modifier les réponses posturales en fonction du contexte environnemental entourant l’événement perturbateur est particulièrement intéressante. Certains auteurs ont suggéré que lorsque les sujets co-contractaient volontairement leur musculature axiale avant le début d’une accélération linéaire du tronc, l’accélération et les mouvements subis par la tête étaient diminués de beaucoup (Severy et al. 1955; Ono et al. 1997). Cette observation rejoint les résultats d’une étude épidémiologique montrant que lorsque les sujets sont préparés à un accident imminent, le risque de blessure diminue (Sturzenegger et al. 1994). Les études présentées dans cette section ont tenté de documenter comment certains indices environnementaux fournis aux sujets avant la perturbation pouvaient modifier les réactions posturales. L’objectif ultime de telles études serait de développer des aides technologiques pour les sujets qui leur permettraient de produire des réponses posturales adéquates en fonction de l’accident qu’ils subissent. Les études présentées aux chapitres quatre, cinq, six et sept de la présente thèse traitent aussi de cette problématique.

Avant de discuter des travaux de divers auteurs s’étant intéressés à l’adaptation des réponses posturales survenant suite à une accélération linéaire du tronc lors de différents contextes expérimentaux, il convient de décrire la variabilité interindividuelle sous-tendant les mécanismes de stabilisation de la tête sur le tronc. Vibert et al. (2001) ont montré que l’amplitude maximale du mouvement angulaire de la tête de sujets soumis à des accélérations linéaires du tronc varie selon un continuum entre deux catégories extrêmes : stiff vs floppy . Certains sujets montrent un mouvement angulaire d’extension minime de la tête dans l’espace (4-5 degrés - stiff ) pendant la perturbation alors que d’autres montrent un large mouvement de la tête (environ 30 degrés - floppy ). Cette différence de stratégie interindividuelle de contrôle de la tête sur le tronc fut observée dès le premier essai et ne semblait pas corrélée avec le niveau d’anticipation de la perturbation ni du niveau d’activité électromyographique enregistrée au cours de la perturbation. Ainsi, Vibert et al. (2001) ont suggéré que les sujets dits stiff utiliseraient leur musculature cervicale profonde pour stabiliser leur tête dans l’espace et dépendraient probablement des informations visuelles. À l’opposé, les sujets floppy dépendraient des propriétés passives de stabilisation de la tête et utiliseraient les informations internes (principalement somesthésiques) pour stabiliser leur tête dans l’espace. Certains sujets floppy produiraient même des réponses réflexes mal adaptées qui augmenteraient les mouvements (d’extension) de la tête dans l’espace. Bien qu’intéressantes, ces suggestions requièrent des évidences expérimentales afin d’élucider ce contrôle différencié entre les divers sujets.

Plusieurs auteurs ont comparé les réponses posturales de sujets soumis à des accélérations linéaires lorsque que ceux-ci étaient informés ou non de certaines caractéristiques de la perturbation. Ceci rappelle la suggestion de Nashner (1977) voulant que le niveau d’incertitude entourant une tâche posturale affecte les réactions posturales mises en place par les sujets. Les premiers à s’intéresser à cette question en situation de posture assise furent Magnusson et al. (1999). Les résultats de leur étude ont montré qu’il était impossible pour les sujets de modifier leurs réponses posturales cervicales lorsqu’un compte à rebours les informait du début de l’accélération linéaire. Similairement, Siegmund et al. (2003a; 2003b) ont montré que la connaissance du moment du début de la perturbation ne permettait pas aux sujets de modifier les réponses posturales cervicales (cinématiques ou électromyographiques) pendant une accélération linéaire appliquée au tronc. Par contre, lorsque les sujets furent surpris par le début de l’accélération (les consignes quant au début de l’accélération données par l’expérimentateur aux sujets furent fausses), Siegmund et al. (2003b) ont observé que l’activité électromyographique des muscles nucaux survenait plus tôt chez les sujets surpris que chez les sujets connaissant l’événement à venir. De plus certaines des différences observées par Siegmund et al. (2003b) furent spécifiques au sexe. Les femmes surprises par l’événement montrèrent une plus grande rétraction de la tête sur le tronc et une plus petite accélération horizontale du mastoïde. Les hommes surpris par l’événement montrèrent une accélération angulaire de la tête et une activité électromyographique des paraspinaux plus grandes que les hommes connaissant l’événement imminent. Ces résultats ont permis à Siegmund et al. (2003b) de conclure que la connaissance de l’événement à venir avait une plus grande influence que la connaissance du timing de cet événement sur l’ajustement des réponses posturales cervicales.

Kumar et al. (2000; 2002) ont vérifié si les réponses posturales cervicales suite à une perturbation assise pouvaient être modifiées par la connaissance de l’amplitude et du timing de la perturbation. Dans leur première étude, Kumar et al. (2000) ont montré que les accélérations subies par le cou et la tête étaient plus petites lorsque les sujets connaissaient le moment et l’amplitude de l’accélération à venir. Plus récemment, Kumar et al. (2002) ont montré que la connaissance de l’amplitude de l’accélération subséquente diminuait l’amplitude de la réponse électromyographique nucale. De plus, les auteurs ont affirmé que les sujets utilisaient une stratégie de recrutement musculaire différente (agonistes-antagonistes) lorsqu’ils connaissaient l’amplitude de la perturbation par rapport à lorsqu’ils ne la connaissaient pas. De leur côté, Siegmund et al. (2002) ont montré que la connaissance de l’amplitude de la perturbation ne modifiait pas les réponses posturales observées suite à une perturbation linéaire appliquée au tronc. Ces auteurs expliquent les différences entre les résultats de leur étude et ceux des études de Kumar et al. (2000; 2002) par le siège de plastique utilisé par ces derniers. Ce siège ne permettrait présumément pas de déformation lorsque le tronc entre en contact avec celui-ci, contrairement aux sièges de voiture.

Finalement, une dernière étude mérite une attention toute particulière afin de comprendre l’adaptabilité des réponses posturales suite à des perturbations assises. Siegmund et al. (2003b) ont soumis des sujets à 11 accélérations linéaires identiques consécutives. Les auteurs ont observé que l’amplitude des réponses électromyographiques nucales diminuait de 40 à 60% entre la première expérience de l’accélération linéaire et la moyenne des cinq dernières perturbations. Parallèlement, le mouvement d’extension de la tête a augmenté d’environ 20%. Les auteurs ont alors suggéré que la répétition d’une même accélération linéaire amenait un effet d’habituation qui pouvait obscurcir certains mécanismes de contrôle de la tête sur le tronc. De plus, il est important d’examiner les réponses posturales à la première accélération si l’on veut comparer ces réponses à celles survenant lors d’un accident d’automobile. Par contre, il semble qu’une période d’une semaine entre deux perturbations linéaires permette de ne pas observer d’habituation des réponses posturales (Brault et al. 2000).

Cette dernière section de la revue de littérature se veut un bref aperçu des diverses approches permettant de quantifier les déficits vécus par les accidentés de la route. Bien que les études présentées dans cette thèse ne traitent pas directement de cette question, il demeure néanmoins important de comprendre globalement les séquelles subies par les victimes d’un accident en véhicule motorisé si l’on veut étudier les mécanismes de blessure survenant pendant un coup du lapin. De plus, étant donné les larges sommes investies pour compenser les victimes d’un accident en véhicule motorisé, il est essentiel de tenter de quantifier leurs dysfonctions afin de déterminer l’approche thérapeutique la plus appropriée pour leur condition.

Tout comme pour l’évaluation des problèmes fonctionnels vécus par les personnes souffrant de douleur au bas du dos, il existe des questionnaires permettant d’évaluer les capacités des personnes souffrant de douleur cervicale. Bien que ces questionnaires n’aient pas été conçus spécifiquement pour évaluer la condition des personnes ayant subi un accident en véhicule motorisé, ils peuvent néanmoins être utilisés à cette fin. Les principaux attraits de ces questionnaires sont 1- qu’ils peuvent être administrés de façon objective et simple par le clinicien et 2- qu’ils peuvent permettre de quantifier l’évolution d’une condition cervicale sur une échelle multidimensionnelle.

Le premier questionnaire disponible se nomme «neck disability index» (NDI) et il est présenté dans l’annexe 1. Il s’agit de dix questions portant sur les activités fonctionnelles (soins personnels, levé de charge, lecture, travail, conduite automobile, sommeil et loisirs), l’intensité de la douleur, la concentration et les maux de tête. Pour chacun des items, le patient doit choisir une des six réponses potentielles décrivant le mieux son état. Chaque réponse est associée à un score : 0 représentant aucune dysfonction et 5 une incapacité complète. Le score total est par la suite ramené à une note sur cent. Pour être significative cliniquement, un changement de 10% dans la note globale du NDI est nécessaire (Stratford et al. 1999).

Un second questionnaire permettant de quantifier les incapacités vécues par les victimes d’un accident en véhicule motorisé est le «northwick park neck pain questionnaire». Ce questionnaire est présenté dans l’annexe 2. Il s’agit de neuf questions incluant l’intensité de la douleur, la durée des symptômes, la présence d’engourdissements la nuit, la douleur perturbant le sommeil, l’effet de la condition sur la vie sociale, le transport de charges, la lecture ou regarder la télévision, le travail et la conduite automobile. Pour chaque item, le patient doit choisir une des cinq réponses potentielles décrivant le mieux son état. Pour ce questionnaire aussi, chaque réponse est associée à un score : 0 représentant aucune difficulté et 4 une difficulté sévère. Le score total est par la suite ramené à une note sur cent. Une catégorie intéressante de ce questionnaire par rapport au premier est la présence d’une catégorie estimant la durée des symptômes, facteur pouvant servir à établir le pronostic d’une douleur cervicale (Borghouts et al. 1998).

Hoving et al. (2003) ont évalué la validité que possèdent ces deux questionnaires à quantifier les incapacités vécues par les victimes d’un coup du lapin. Ils ont remarqué que la corrélation entre ces deux questionnaires était très bonne chez les victimes d’un accident en véhicule motorisé et ils ont donc conclu qu’ils évaluaient les mêmes facteurs. Les auteurs ont remarqué que les deux questionnaires ne possédaient aucun item permettant d’évaluer la dimension émotionnelle vécue par les patients victimes d’un accident en véhicule motorisé. Ils suggèrent donc l’ajout de questions relatives aux fonctions émotionnelles puisque près de 10% des victimes d’un coup du lapin présentent des troubles de l’humeur un an après le traumatisme cervical (Mayou et al. 1993).

Kasch et al. (2001) ont remarqué que, comparativement à un groupe contrôle, les victimes d’un accident de la route souffraient d’une diminution de l’amplitude des mouvements cervicaux (dans tous les plans de mouvement) une semaine après l’accident mais que celle-ci disparaissait à l’intérieur des trois mois suivants. Cette perte d’amplitude des mouvements cervicaux fut inversement liée à l’expérience subjective de la douleur. Plus tard, le même groupe de chercheur a montré que certains troubles neurologiques furent liés à la présence de douleur chez les victimes d’un accident de la route (Kasch et al. 2003). Des travaux menés par Heikkila et Astrom (1996) et Heikkila et Wenngren (1998) ont tenté d’identifier, chez des victimes d’un accident en véhicule motorisé, un déficit de repositionnement de la tête dans l’espace à une position neutre suite à un mouvement actif de rachis cervical. Les patients victimes d’un accident en véhicule motorisé étaient symptomatiques lors de l’évaluation et furent comparés à une population contrôle saine. La tâche consistait à mémoriser la position initiale de la tête en position assise, sans l’aide de la vision. Ensuite, les sujets devaient effectuer un mouvement maximal de la tête soit dans le plan horizontal ou sagittal. Le but de la tâche consistait à reproduire la position initiale de la tête, sans consigne concernant la vitesse d’exécution du mouvement cervical. Les résultats de ces études ont montré que les victimes d’un coup du lapin étaient moins précises qu’une population contrôle lors de la reproduction de la position initiale de la tête. Plus spécifiquement, les résultats montrent que les victimes d’un coup du lapin dépassaient la position initiale de la tête peu importe le plan du mouvement; cette erreur fut cependant plus grande pour les mouvements effectués dans le plan sagittal. Ces résultats furent confirmés par Loudon et al. (1997). Dans leur seconde étude, Heikkila et Wenngren (1998) ont montré que ce déficit de repositionnement de la tête était lié aux déficits oculomoteurs (poursuite et saccade oculaires) vécus par ces patients. Les auteurs ont suggéré que les modifications de la qualité de l’information proprioceptive nucale affectaient la production de mouvements oculaires. L’ensemble de ces résultats amena les auteurs à suggérer que le dépassement de la position initiale reflétait probablement un déficit proprioceptif chez les victimes d’un accident en véhicule motorisé. Il s’agirait, selon les auteurs, d’une stratégie permettant de générer plus d’informations proprioceptives provenant du muscle étiré. L’ensemble de ces résultats doit cependant être analysé avec retenue. Tout d’abord, Heikkila et ses collaborateurs n’ont pas utilisé de groupe contrôle souffrant de douleurs chroniques d’origine idiopathique ni de groupe ayant subi un coup du lapin mais ne souffrant d’aucun symptôme. De plus, la tâche utilisée dans leurs expérimentations ne permet pas de conclure définitivement que ces sujets ont un déficit proprioceptif nucal. En effet, lorsque les sujets effectuent un mouvement actif de la tête, le système vestibulaire est activé de façon concomitante au système proprioceptif nucal. Ainsi, il est impossible de discerner l’origine vestibulaire ou proprioceptive des déficits identifiés par leur étude.

Les personnes victimes d’un accident en véhicule motorisé souffrant de douleurs nucales chroniques montrent des déficits oculomoteurs et cognitifs lorsque comparées à une population asymptomatique (Hildingsson et al. 1989; Olsnes 1989). Cependant, leur comportement cognitif n’est pas différent d’un groupe similaire de patients souffrant aussi de douleurs nucales mais n’ayant pas subi d’accident en véhicule motorisé (Olsnes 1989). Ceci permet d’émettre l’hypothèse que les déficits oculomoteurs et cognitifs des victimes d’un accident en véhicule motorisé sont d’une façon quelconque reliés à la présence de douleurs cervicale ou céphalique. Plus récemment, Mosimann et al. (2000) ont montré que les sujets victimes d’un coup du lapin symptomatiques 26 mois après l’accident montrent une performance inférieure à un groupe contrôle et à un groupe asymptomatique victime d’un accident en véhicule motorisé lors d’une tâche intentionnelle de saccade oculaire de même que lors d’une tâche de mémorisation saccadique alors que les mouvements saccadiques réactifs demeurent sans particularité. Les auteurs ont suggéré que le groupe de patients victimes d’un accident en véhicule motorisé symptomatiques souffrait d’une dysfonction du système d’inhibition saccadique suggérant une lésion corticale frontale ou préfrontale subie pendant le coup du lapin (contrecoup de l’encéphale dans la boîte crânienne).

Gimse et al. (1997b) ont évalué les déficits cognitifs des personnes victimes d’un coup du lapin en formant un sous-groupe pour lequel une même lésion du système nerveux a été démontrée. Gimse et ses collaborateurs ont utilisé un test fonctionnel nommé « smooth pursuit neck torsion test » (SNPT) qui permettrait, selon eux, de montrer une déficience du système de contrôle postural cervical chez ces sujets. En fait, les tests structuraux tels imagerie par résonance magnétique anatomique, scannographie et électroencéphalographie ont montré des résultats très hétérogènes chez les victimes d’un accident en véhicule motorisé ne permettant donc pas de former un sous-groupe homogène de sujets. Le système de contrôle postural est responsable du maintien de l’équilibre du corps. Ce système extrêmement complexe rétabli l’équilibre lors de perturbations de l’environnement sur le corps en intégrant les informations sensorielles provenant des systèmes visuel, vestibulaire et proprioceptif. Le SPNT est un test de poursuite oculaire effectué lorsque la tête est en position neutre, en rotation à 45° gauche et droite. En comparant le ratio position de la cible - position de la cible entre la tête en rotation et neutre, le SPNT  permettrait, selon les auteurs, d’obtenir un groupe homogène de sujets parmi les victimes d’un accident en véhicule motorisé. En utilisant une approche réductionniste, Gimse et al. (1997b) ont conclu que la source du déficit postural chez les gens victimes d’un accident de véhicule motorisé était les mécanorécepteurs cervicaux. Leurs recherches ont révélé que des interférences au niveau des fonctions automatisées du système de contrôle postural entraîneraient un effet global causant une demande additionnelle sur les processus d’attention et de concentration (Gimse et al. 1997b). Ces interférences pourraient augmenter le besoin d’un contrôle cognitif dans l’accomplissement des tâches quotidiennes qui demandent généralement peu d’attention. Cette affirmation fut vérifiée en testant des sujets lors d’une tâche de simulation de conduite automobile. En effet, il a été montré que les victimes d’un coup du lapin dirigent toute leur attention vers la conduite automobile et deviennent ainsi incapables d’effectuer une tâche supplémentaire (Gimse et al. 1997a). Ils concluent qu’une dysfonction au niveau du système de contrôle postural cervical pourrait influencer le système réticulaire qui de son côté influencerait les fonctions cognitives. Des déficits de lecture et de poursuite oculaire ont aussi été décrits par Gimse et al. (1996) chez les personnes victimes d’un accident en véhicule motorisé pour lesquelles un déficit du système de contrôle postural cervical a été identifié.

Le système de contrôle postural doit évaluer les informations de plusieurs systèmes afin de réguler efficacement l’équilibre du corps dans l’espace. Une des sous-fonctions de ce système est de réguler les mouvements oculaires lors de diverses situations. Il est bien connu que le réflexe vestibulo-oculaire joue un rôle important dans cette régulation. Cependant, le réflexe cervico-oculaire interagit avec le réflexe vestibulo-oculaire au niveau des noyaux vestibulaires du tronc cérébral. Le réflexe cervico-oculaire joue normalement un rôle de soutient par rapport au réflexe vestibulo-oculaire. Par contre, le réflexe cervico-oculaire peut jouer un rôle important si l’appareil vestibulaire faillit à sa tâche ou encore si on note une augmentation du tonus de la musculature cervicale. Tjell et Rosenhall (1998) ont suggéré qu’une surexcitation des récepteurs proprioceptifs cervicaux entraînerait des modifications au niveau de l’intégration des informations sensorielles provenant des systèmes vestibulaire et proprioceptif. Il devient très intéressant d’évaluer les fonctions vestibulaires et leurs interactions avec les mécanorécepteurs cervicaux lors de tâches très spécifiques de même que lors d’activités quotidiennes comme la conduite automobile.

En conclusion, les études tentant d’identifier des troubles sensorimoteurs chez les victimes d’un coup du lapin ont permis de montrer certaines anomalies du contrôle de la motricité chez ces gens. Toutefois, l’origine et l’étendue des lésions vécues par les victimes d’un accident en véhicule motorisé demeurent obscures. Tout d’abord, il serait intéressant d’utiliser des tests permettant de recruter de façon spécifique et différenciée les systèmes proprioceptif nucal et vestibulaire. Pour se faire, il serait possible d’utiliser les expérimentations développées par Blouin et al. (1998). Dans ces expérimentations, le sujet doit effectuer un pointage manuel vers une cible mémorisée dans la noirceur complète alors qu’une perturbation en rotation du tronc est appliquée. Lors de la perturbation, la tête du sujet peut être fixe dans l’espace (stimulation du système proprioceptif nucal) ou fixe par rapport au tronc (stimulation du système vestibulaire). Aussi, il serait intéressant de comprendre comment les victimes d’un accident en véhicule motorisé produisent une force impulsive précise à l’aide de leur musculature cervicale de même que la variabilité présente lorsqu’ils maintiennent une force isométrique donnée.

Depuis quelques années, la popularité croissante de certaines techniques d’imagerie spécialisée a permis d’étudier certains phénomènes plutôt difficiles à caractériser auparavant. Des techniques telles l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle ou la tomographie par émission de positons permettent d’enregistrer la réponse hémodynamique sous-tendant l’activité électrique cérébrale. L’avantage principal lié à ces techniques est la précision spatiale de l’identification de la région cérébrale impliquée dans une tâche précise. Par contre, la réponse hémodynamique cérébrale enregistrée se situe au niveau du lit capillaire cérébral et prend plusieurs secondes à se construire (3 à 6 secondes). Elle survient donc après l’activité électrique cérébrale. De plus, il faut être prudent lors de l’analyse des données. En effet, une augmentation de l’activité hémodynamique signifie que les cellules nerveuses reçoivent plus d’afférences, que ces afférences soient activatrices ou inhibitrices.

Les techniques d’imagerie cérébrale semblent être utiles pour détecter des déficits fonctionnels chez les personnes victimes d’un traumatisme crânien chez lesquelles l’examen neurologique clinique de même que l’imagerie par résonance magnétique anatomique et la tomographie axiale se sont avérés négatifs (Ichise et al. 1994; Jacobs et al. 1994). Chez les sujets victimes d’un accident en véhicule motorisé, ces techniques d’imagerie cérébrale ont révélé des résultats de nature plutôt contradictoire. Otte et ses collaborateurs (Otte et al. 1996; Otte et al. 1997a; Otte et al. 1997b) ont utilisé la tomographie par émission de positons afin de tester la perfusion cérébrale chez les victimes d’un accident en véhicule motorisé. Ils ont remarqué que ce groupe de sujets présentait une hypoperfusion du lobe pariéto-occipital lorsque comparé à un groupe de sujets contrôles. Les auteurs ont proposé que cette hypoperfusion pariéto-occipitale pouvait être expliquée par une activité des nocicepteurs provenant de la région cervicale haute. Bicik et al. (1998) ont montré que les sujets victimes d’un accident en véhicule motorisé ainsi que les sujets contrôles présentaient une hypoperfusion pariéto-occipitale. Cependant, lorsque les mêmes images furent analysées avec des techniques de mapping statistique paramétrique, ces auteurs ont observé une hypoperfusion du pôle frontal ou du putamen et ce, uniquement chez les victimes d’un accident en véhicule motorisé. Plus récemment, Radanov et al. (1999) ont tenté de corréler les résultats de tests neuropsychologiques (attention partagée et mémoire de travail) avec les résultats obtenus à l’aide de l’imagerie cérébrale. Ces auteurs ont montré que les victimes d’un accident en véhicule motorisé performent moins bien aux tests neuropsychologiques sans toutefois qu’il n’y ait de relation entre ces tests et les images du cerveau. De façon intéressante, les données neuropsychologiques du test d’attention partagée furent négativement corrélées avec l’intensité de la douleur au moment de la prise de données.

L’ensemble des études présentées dans cette section tendent à montrer que les victimes d’un accident en véhicule motorisé présentent des déficits sensori-moteurs et cognitifs lorsqu’ils sont comparés à un groupe contrôle ou à un groupe asymptomatique ayant subi un accident en véhicule motorisé. L’origine de ces déficits demeure obscure mais l’hypothèse d’une activité nociceptrice provenant des tissus cervicaux semble retenue par plusieurs auteurs. Cette hypothèse soulève une importante question : est-ce que les déficits vécus par les victimes d’un accident en véhicule motorisé sont similaires à ceux de patients souffrant de cervicalgie chronique d’origine non traumatique? De futures recherches seront nécessaires afin de répondre à cette question.