Équilibre et posturographie Sandrine Wiertlewski, Sylvie Nguyen The Tich, Marc Le Fort, Catherine  Calais & Yann  Péréon
Résumé

Les vertiges et les troubles de l’équilibre représentent 5  % à 10  % des consultations en Neurologie. Malgré l’éventail d’examens complémentaires actuellement disponibles, le bilan est parfois insuffisant, laissant inexplorés certains des systèmes intervenant dans l’équilibre et rendant la prise en charge difficile et parfois inadaptée. De développement récent, la Posturographie Dynamique Informatisée (PDI) a été proposée en complément du bilan d’un patient vertigineux. Elle explore les informations provenant des différents systèmes sensoriels impliqués dans l’équilibre et analyse les réponses des patients à des déséquilibres provoqués. Cependant, les résultats discordants des différentes études rendent imprécise sa place dans le bilan otoneurologique. Nous avons réalisé une étude prospective chez 19 sujets témoins et 31 patients se plaignant de vertiges et de troubles de l’équilibre. Ce travail montre que si effectivement la PDI permet une étude fonctionnelle de l’équilibre, elle ne représente pas une aide diagnostique et ne contribue pas à orienter le clinicien vers une étiologie précise. Cependant, elle permet d’orienter le choix du type de rééducation à proposer à un sujet vertigineux. C’est sans doute plus dans ce type d’indication et dans le cadre de travaux de recherche que cet équipement trouvera sa place.

Introduction

Les troubles de l’équilibre peuvent être très invalidants car ils contraignent le sujet qui en souffre à des efforts de correction conscients et volontaires, alors que l’équilibre est normalement maintenu de façon automatique et inconsciente. La localisation de la lésion causale est souvent difficile en dehors d’un contexte précis (accident vasculaire cérébral, maladie de Ménière…). Il peut s’agir d’une atteinte d’un ou de plusieurs des organes sensoriels impliqués dans l’équilibre (vision, proprioception, système vestibulaire), des centres nerveux responsables de l’intégration des données, ou même du système moteur responsable de la réponse appropriée (1, 2).
L’examen clinique et les examens paracliniques courants sont parfois insuffisants pour détecter toutes les anomalies en cause. Le test de Romberg permet difficilement de différencier les atteintes sensitives, cérébelleuses ou vestibulaires, et n’a aucune valeur quantitative (3)
; les épreuves caloriques et le test du fauteuil rotatif n’explorent que les canaux semi-circulaires horizontaux (1) et les interactions vestibule-vision (3). L’existence d’anomalies oculomotrices et l’absence de suppression du réflexe vestibulo-oculaire orientent vers une étiologie centrale, mais sont également peu sensibles (1).
La posturographie dynamique informatisée (PDI) a été proposée comme un outil complémentaire dans l’exploration des troubles de l’équilibre. Elle consiste à mesurer les variations de pression exercées par un sujet en position debout sur une plate-forme équipée de capteurs de pression. Ce dispositif détecte ainsi les déplacements les plus infimes du centre de gravité (3). La PDI permet d’étudier la façon dont le patient utilise les informations provenant des systèmes sensoriels (visuel, proprioceptif, vestibulaire) impliqués dans le maintien de l’équilibre et les réponses adaptées ou non qu’il est capable de fournir dans plusieurs situations d’équilibre ou de déséquilibre (1-3). L’objectif de ce travail est de rapporter notre expérience dans l’utilisation de cette technique et d’en préciser les indications et les limites dans le bilan paraclinique d’un trouble de l’équilibre.

Patients et méthodes
Sujets

19 sujets témoins (9 hommes et 10 femmes), âgés de 20 à 53 ans (moyenne 35,4 ± 9,5 ans) ont été initialement étudiés dans le Laboratoire d’Explorations Fonctionnelles du CHU de Nantes. Il s’agissait de volontaires sains, indemnes de toute affection neurologique ou ORL. Par la suite, 31 patients (18 hommes et 13 femmes), âgés de 22 à 78 ans (moyenne 53,3 ± 17,2 ans) ont été étudiés. Ils étaient adressés par la consultation d’ORL pour des troubles de l’équilibre et des vertiges d’origine diverse. Tous avaient bénéficié d’une consultation ORL et d’un bilan paraclinique comportant une audiométrie, une vidéonystagmographie (VNG), des épreuves caloriques vestibulaires, et pour certains, des potentiels évoqués auditifs (PEA) ainsi qu’une imagerie cérébrale (IRM). Parmi eux, 5 ont eu une seconde PDI après 20 séances de rééducation vestibulaire.

Méthodes

Les PDI ont été réalisées sur un appareil Equitest (NeuroCom, San Diego, USA) (figure n° 1), constitué:

• D’une plate-forme mobile sous laquelle des capteurs de pression enregistrent en temps réel les oscillations spontanées et les déplacements du centre de gravité du patient effectués pour maintenir son équilibre. Cette plate-forme peut basculer autour d’un axe transverse et se déplacer horizontalement dans le sens antéro-postérieur;
• D’un décor mobile en rotation autour d’un axe transverse horizontal
;
• D’un système de traitement du signal réalisant l’analyse automatique des données recueillies par l’examen.

Lors de l’examen, le patient monte pieds nus sur la plate-forme; un baudrier fixé au support de l’appareil permet de le retenir en cas de chute. La consigne donnée est de rester debout, yeux ouverts ou fermés selon les cas, pendant la durée de chaque épreuve (environ 30 secondes). L’ensemble de l’examen dure environ 20 minutes et se compose de trois tests successifs:

Le test d’organisation sensorielle (TOS)

Il permet d’évaluer l’équilibre du patient en faisant varier les informations provenant des différents systèmes sensoriels impliqués. Il comprend 6 conditions successives (figure n° 2) et un score d’équilibre est obtenu pour chaque condition (SE suivi du numéro de l’épreuve). Il correspond à la différence d’angle entre le déplacement du centre de gravité du patient et l’angle maximal théorique d’un déplacement sans chute. En effet, un des éléments majeurs de la mise en jeu du système de maintien de l’équilibre est la position du centre de gravité du corps sur une surface. Celui-ci peut se déplacer antéro-postérieurement jusqu’à un angle total de 12,5° sans entraîner de chute: c’est le cône de stabilité.
Dans les 3 premières conditions, la plateforme est fixe (figure n° 2)
:

• Yeux ouverts, décor immobile (condition 1), correspondant au test de Romberg;
• Yeux fermés, décor immobile (condition 2), c’est le Romberg yeux fermés
;
• Yeux ouverts, décor mobile autour d’un axe transversal (condition 3)
: le sujet doit alors négliger des informations visuelles volontairement erronées.

Dans les 3 dernières conditions, la plate-forme est asservie c’est-à-dire qu’elle suit exactement les oscillations du sujet, faussant ainsi les informations proprioceptives (figure n° 2):

• Yeux ouverts, décor immobile (condition 4): le sujet doit négliger les informations proprioceptives;
• Yeux fermés, décor immobile (condition 5)
: seules les informations vestibulaires permettent le maintien de l’équilibre;
• Yeux ouverts, décor mobile (condition 6)
: seules les informations vestibulaires sont justes, le sujet devant en outre négliger les informations visuelles.

Un score global peut être calculé à partir des différents scores d’équilibre:
[(Moyenne du SE1 + moyenne du SE2) + SE3 + SE4 + SE5 + SE6]/14
L’analyse de ces différents scores et des rapports de scores permet d’identifier le dysfonctionnement sensoriel et/ou l’utilisation préférentielle, normale ou pas, d’un des systèmes sensoriels impliqués dans le trouble de l’équilibre. Par exemple, lors d’une atteinte du système vestibulaire, le patient n’est pas capable de réaliser correctement les conditions 5 et 6 du TOS.
De plus, l’appareil est capable de détecter les forces de cisaillement horizontal aux membres inférieurs (différence droite/gauche des variations de pressions enregistrées sur la plate-forme) de basse fréquence pour celles provenant des chevilles (0,5 Hz), de plus haute fréquence pour celles provenant des hanches (1 Hz et plus). Ceci permet de caractériser la stratégie du mouvement utilisée par le patient pour se rééquilibrer
: un sujet sain utilise ses chevilles lors d’un déséquilibre restant dans le cône de stabilité, puis ses hanches lorsque le déséquilibre en approche les limites (1, 4). Enfin, l’analyse des variations du centre de gravité au cours du TOS permet de classer les chutes et de différencier celles, brutales et sans correction, indiquant un dysfonctionnement sensoriel sévère, de celles relatives à l’anxiété du patient, sa distraction ou sa mauvaise coopération.

Le test de contrôle moteur (TCM)

Il comporte 2 épreuves de déplacements de la plate-forme dans le sens antéro-postérieur, le décor restant immobile. Pour chaque sens, le déplacement peut être de faible, moyenne ou grande amplitude (vitesse: 15,24 cm/sec; durée: 250, 300 et 400 ms pour les faible, moyen et grand déplacements respectivement). Le test est réalisé 3 fois pour chacune de ces conditions. Le paramètre mesuré est la latence entre le début du déplacement de la plate-forme et le début de la réaction motrice du sujet (définie par un changement brutal de position du centre de gravité) pour chaque côté et chaque translation. Un score global est également calculé correspondant à la moyenne des latences des déplacements antérieurs et postérieurs de moyenne et grande amplitudes pour chaque jambe.
Les atteintes des voies nerveuses sensitives et du système musculo-squelettique et/ou moteur sont responsables d’un allongement de ces latences. Des amplitudes bilatérales faibles indiquent que le patient ne peut pas compenser correctement et rapidement des déséquilibres dans la direction testée.

Le test d’adaptation (TA)

Il est constitué par la répétition de bascules brutales de 30° de la plate-forme autour de l’axe transversal: 5 bascules en arrière, puis 5 bascules en avant (durée de chaque rotation: 400 ms). Là encore, la latence entre le début de la rotation de la plate-forme et le début de la réaction du sujet est mesurée pour chaque déplacement. La comparaison de l’évolution des 5 latences successives en arrière, puis en avant permet l’appréciation de l’adaptation du patient à un déséquilibre répété c’est-à-dire sa capacité à supprimer une activation musculaire inappropriée qui augmenterait le déséquilibre postural (ou sa capacité à modifier ses schémas posturaux automatisés). Les résultats sont exprimés sous la forme d’un pourcentage représentant le décrément entre la première et la cinquième réponse.

Résultats
Témoins

La figure 3 montre un exemple de PDI chez un sujet témoin. Le score moyen obtenu au TOS est de 81,2 ±3,5, soit une valeur minimale admissible de 70,7. L’analyse sensorielle montre une égale répartition du maintien de l’équilibre entre les trois composantes sensorielles, ainsi qu’une utilisation préférentielle des chevilles lors des situations de déséquilibre modéré. La moyenne des latences du TCM est de 131,3 ± 9 ms. Les valeurs obtenues dans notre population témoin correspondent aux normes données par le constructeur, bien que 4 des sujets témoins aient une adaptation anormale lors des déséquilibres provoqués répétitifs.

Patients

Les étiologies des troubles de l’équilibre sont présentées dans le tableau II, les résultats de la PDI sont résumés dans le tableau III. Chez 21 des 31 patients, la PDI était pathologique (figure n° 4). Dans 8 autres cas, l’examen a été considéré comme normal alors même qu’existaient des troubles vestibulaires objectivés par les autres examens complémentaires. Enfin pour les 2 derniers patients, l’ensemble des examens complémentaires et la PDI étaient normaux.
La moyenne du score composé du TOS dans cette population est de 63,9 ± 15,4. Il y avait 19 scores composés anormaux. Le TCM est normal dans tous les cas sauf un chez lequel il existait un allongement des latences des grands déplacements alors que les amplitudes étaient normales. Ce patient présentait une sclérose combinée de la moelle et une maladie de Ménière. Le score du test d’adaptation est anormal chez 15 patients, associé à un score global du TOS pathologique (10 cas) et à une ou plusieurs composantes atteintes (vestibulaire, visuel, proprioceptif), qu’il s’agisse d’une atteinte centrale ou périphérique. Ces patients ne sont pas capables de modifier leurs schémas posturaux automatisés en fonction des situations rencontrées.
Parmi les 31 patients explorés, 14 présentaient des troubles de l’équilibre dont l’étiologie était déterminée par la symptomatologie clinique, les antécédents et/ou les examens complémentaires ORL (tableau IV). Chez le patient présentant des troubles de la fixation, la PDI révélait bien un défaut d’utilisation des informations visuelles. Parmi les 13 patients dont le trouble de l’équilibre était d’origine vestibulaire, la PDI était pathologique dans 9 cas, objectivant un défaut sensoriel d’origine vestibulaire (parfois non isolé), et concordant avec la VNG et/ou les épreuves caloriques. Chez 3 patients, la PDI était normale alors que le VNG et/ou les épreuves caloriques étaient altérés. Dans le dernier cas, l’ensemble du bilan était normal.
Dix-sept patients présentaient des troubles de l’équilibre d’étiologie indéterminée. Chez 8 d’entre eux, la PDI et les VNG et/ou les épreuves caloriques étaient anormales
: il existait une atteinte vestibulaire seule ou associée à un dysfonctionnement visuel ou proprioceptif. Chez 2 patients, la PDI et les examens complémentaires ORL étaient normaux. Chez 4 patients, la PDI était strictement normale et le VNG et/ou les épreuves caloriques étaient pathologiques. Chez les 3 derniers patients, la PDI était altérée mais ne concordant pas avec les examens ORL (atteinte des 3 systèmes sensoriels, 1 cas; défaut d’utilisation des informations visuelles isolé, 2 cas). Chez aucun de ces patients, la PDI n’a été contributive dans le diagnostic étiologique.
De façon plus synthétique, il existait une concordance entre VNG/épreuves caloriques et PDI dans 74  % des cas parmi les 31 patients. Parmi les 8 patients restants, 7 avaient des anomalies aux épreuves caloriques et/ou au VNG mais la PDI était normale, révélant une moindre sensibilité de cette dernière dans la détection d’anomalies vestibulaires.
Cinq patients ont été explorés avant et après 20 séances de rééducation de leur vertige en milieu spécialisé. Le choix du type de rééducation a été effectué en fonction des données de la PDI (par exemple, une utilisation anormale de la vision oriente vers une rééducation visuelle). Dans les 3 cas où le score composé était anormal à la première PDI, une amélioration du score après rééducation. Pour les 2 derniers cas, aucune modification n’a été notée. L’interprétation de ces résultats reste cependant difficile étant donné le petit nombre de patients et l’existence d’un effet test-retest pour cet examen.

Discussion

Les tests de déséquilibre sur plate-forme dans l’exploration des troubles de l’équilibre sont de pratique ancienne, mais ils ont récemment bénéficié des progrès de l’informatique ayant permis la réalisation d’outils tels que la posturographie dynamique informatisée.

Comment se maintient l’équilibre?

L’équilibre est normalement maintenu de façon permanente et inconsciente par la mise en jeu successive des récepteurs sensoriels (appartenant aux systèmes visuel, vestibulaire et proprioceptif), des centres nerveux impliqués et du système musculo-squelettique.
Les informations proprioceptives les plus importantes dans le maintien de l’équilibre proviennent des récepteurs articulaires cervicaux, renseignant le système nerveux central sur la position de la tête par rapport au reste du corps. S’y associent des influx proprioceptifs et extéroceptifs provenant des autres parties du corps, des informations visuelles provenant de la rétine ainsi que des informations vestibulaires provenant des labyrinthes. L’ensemble de ces informations fait probablement l’objet d’une intégration dans les noyaux vestibulaires du tronc cérébral, permettant les ajustements musculaires posturaux 5. Elles parviennent ensuite au cortex cérébral par l’intermédiaire de relais thalamiques.
Au niveau cortical, le système du contrôle postural est multimodal, la principale aire impliquée étant située à la partie inférieure du cortex pariéto-insulaire, sur la berge supérieure de la scissure de Sylvius, face à l’aire auditive primaire (6, 7). L’ensemble de ces régions se projette ensuite sur les noyaux vestibulaires.
La réponse motrice, c’est-à-dire l’activité des différents groupes musculaires agonistes et antagonistes impliqués dans cette réponse s’organise à différents niveaux. Au niveau spinal, il s’agit d’ajustements posturaux réflexes recevant des influences supra-spinales provenant pour l’essentiel du tronc cérébral (noyaux vestibulaires où convergent les afférences visuelles et labyrinthiques, noyau rouge, formation réticulée, cervelet). Elle survient avec une latence de 120 à 150 ms. Sur ce fond d’activités posturales s’organisent les mouvements volontaires intégrés au niveau cortical. L’ensemble témoigne du caractère à la fois stéréotypé des ajustements posturaux et de leur flexibilité fonctionnelle.
Les trois systèmes sensoriels sont mis en jeu selon une hiérarchie d’intervention bien précise. Les données visuelles et proprioceptives sont les plus rapidement perçues et les plus fines pour le contrôle de la position du centre de gravité. Elles sont parfois « faussées  », par exemple si le support ou les objets dans le champ visuel sont mobiles (par exemple sur un bateau). Le système vestibulaire entre alors en jeu pour identifier et corriger ces informations inappropriées et restaurer l’équilibre (1, 2). Il est considéré comme une référence interne essentielle en opposition à la vision et la proprioception qui agissent comme des références externes.

Quel type d’informations peut apporter la PDI?

La PDI caractérise les capacités du patient à maintenir ou à retrouver son équilibre au cours d’une suite de tests variés, dans des situations souvent plus complexes que celles rencontrées dans la vie courante. Elle permet une analyse différentielle de la participation de chaque système sensoriel (vestibulaire, proprioceptive, visuelle) au maintien de l’équilibre et détermine la correction dominante en cas de pathologie. C’est un examen rapide (15 à 20 minutes), non invasif et strictement indolore. Elle permet, dans une certaine mesure, d’apporter une quantification objective des troubles de l’équilibre (8). Elle évalue également la capacité de la personne à négliger ou non de fausses informations. Elle fournit à l’examinateur des données pour distinguer une origine vestibulaire périphérique ou une origine neurologique des troubles (2, 9).
La PDI serait également susceptible de distinguer un vertige périphérique d’un vertige central, mais sans plus de précision anatomique quant à la lésion. Ainsi, il semble qu’un TCM pathologique soit plus en faveur d’une origine centrale des troubles (10, 11) mais ceci reste probablement discutable
: un allongement des latences du TCM fait surtout suspecter une lésion des voies longues. La latence du TCM était ainsi allongée chez une de nos patientes atteinte de sclérose combinée de la moelle, alors que chez un autre patient présentant des vertiges d’origine centrale, elle était normale.
Une adaptation anormale suggère que le sujet utilise les réponses posturales automatiques mêmes lorsqu’elles entraînent des chutes, ce qui traduit un défaut de flexibilité du système. Mais l’examen ne renseigne pas sur l’origine de cette absence d’adaptation (atteinte musculo-squelettique, atteinte nerveuse périphérique, atteinte spinale ou supra-spinale). Une lésion vestibulaire périphérique compensée est probable lorsque la PDI est normale et que les autres examens explorant le vestibule sont en faveur d’une pathologie périphérique (1).
Dans notre travail, la PDI a objectivé des dysfonctionnements d’origine vestibulaires et/ou proprioceptifs et/ou visuels chez 21 patients, mais elle est apparue moins sensible dans la détection d’une pathologie vestibulaire que le VNG associé aux épreuves caloriques. Dans 22 cas, les résultats étaient normaux ou montraient un dysfonctionnement de plusieurs systèmes sensoriels, restant ainsi non contributifs pour préciser l’étiologie des troubles.
Enfin, la PDI permet de suivre l’amélioration des patients vertigineux au cours d’une rééducation vestibulaire. En effet, après quelques semaines d’exercices vestibulaires, les scores obtenus au TOS s’améliorent en comparaison à l’examen initial (3). Nous avons obtenu des résultats identiques pour 3 de nos patients.

Quelles sont les limites de la PDI?

La PDI est un examen purement fonctionnel et comme cela a été observé dans ce travail, il n’est en fait pas possible de localiser une lésion ou de préciser une étiologie (12, 13). Dans le groupe de 31 patients que nous avons étudiés, la PDI n’a permis à aucun moment de remettre en cause le diagnostic proposé à l’issue des explorations ORL. De plus, d’autres auteurs ont démontré qu’il pouvait exister des sujets sans atteinte du vestibule avec des anomalies à la réalisation des conditions 5 et 6 du TOS (cf. supra) (13). Il est également difficile de quantifier l’importance de la gêne fonctionnelle résultant des vertiges sur la seule PDI: Robertson et Ireland en 1995, ont étudié 101 patients consécutifs atteints d’un trouble de l’équilibre afin d’évaluer le handicap résultant de leur pathologie (14). Il n’y avait pas de corrélation entre le handicap et les résultats de la PDI avec paradoxalement un score à l’échelle de handicap meilleur pour les patients qui chutent à la PDI. Cet examen apparaît donc être à la fois peu sensible et peu spécifique dans une situation d’aide au diagnostic.
Certaines de ces discordances sont probablement en partie expliquées par l’anxiété des patients, qui peut être responsable de faux positifs. Ceux-ci peuvent- toutefois être identifiés par l’analyse a posteriori des courbes d’oscillations du centre de gravité. Cette analyse, corrélée avec les différents scores du TOS, permet aussi de détecter les troubles de l’équilibre d’origine non organique et en particulier certains simulateurs (15). Enfin, la répétabilité de l’examen n’est pas optimale car il existe un effet test-retest significatif (16).

Quelles peuvent en être les applications?

La PDI complète donc l’exploration des troubles de l’équilibre par une approche fonctionnelle. Les résultats de la PDI ne sont pas toujours corrélés à ceux des autres investigations vestibulaires (notamment l’ENG et les épreuves caloriques) ce qui suggère qu’elle explorerait un aspect différent de la fonction vestibulaire (17, 18). Elle serait d’un meilleur rendement dans l’exploration des plaintes vertigineuses banales, plus fréquentes chez le sujet âgé, l’ENG restant l’examen de référence lorsqu’il s’agit d’affirmer la localisation anatomique d’une lésion et/ou sa latéralisation (18, 19). Elle permet ainsi une prise en charge posturologique. Elle peut faire la distinction entre un sujet vertigineux et un sujet simulateur. Sa principale indication paraît être la prise en charge thérapeutique des sujets vertigineux puisqu’elle permet d’orienter le clinicien dans le type de rééducation à instaurer et d’évaluer le bénéfice de cette dernière. Par ailleurs, elle pourrait être utilisée dans le suivi de sujets sportifs de haut niveau pratiquant des activités au cours desquelles l’équilibre joue un rôle déterminant. Diard et al ont ainsi montré qu’il existait une modification de l’équilibre postural chez les sujets entraînés (16). Enfin, des travaux récents préconisent son emploi dans l’Aéronautique et l’Aérospatiale: elle pourrait permettre d’évaluer les capacités d’équilibre et de déséquilibre du personnel naviguant 16. Elle trouve également une place dans l’exploration des troubles présentés par les astronautes au retour d’une mission, après plusieurs mois passés en station spatiale (20).
En conclusion, la PDI a été proposée dans le bilan ORL et neurologique des vertiges et des troubles de l’équilibre, en complément de l’examen clinique et en association avec les autres examens complémentaires (audiogramme, PEA, vidéonystagmographie, tests calorimétriques). Sa place dans l’aide au diagnostic est cependant réduite. Mais cet examen fournit une approche fonctionnelle de l’équilibre et sous réserve d’une interprétation rigoureuse des résultats, il peut aider le clinicien dans la prise en charge de la rééducation des troubles de l’équilibre.
Remerciements
Les auteurs remercient M. Robert Genet pour son excellente assistance technique.

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