Reportage réalisé à l'unité Cognition, action et plasticité sensorimotrice (CAPS), à Dijon. Visite d’un laboratoire qui met le mouvement au cœur de la santé.

À Dijon, ça bouge ! L’unité Cognition, action et plasticité sensorimotrice (CAPS), labellisée Inserm en 2003, a un objectif : étudier le mouvement de l’Homme et du petit animal sous toutes ses formes. Par "mouvement", n’entendez pas le déplacement seul des membres : le mouvement commence bien avant. Il est d’abord planifié au niveau du cerveau, se transforme ensuite en ordres moteurs, qui se propagent le long des neurones pour parvenir enfin aux muscles qui l’exécutent. Dans ce laboratoire, les scientifiques savent analyser et modéliser le mouvement normal et pathologique dans son intégralité. "Si une personne souffre d’arthrose par exemple, nous ne pouvons pas nous focaliser uniquement sur l’articulation : il faut regarder comment toute la chaîne, du cerveau aux muscles, est touchée", explique Charalambos Papaxanthis, directeur de l’unité. À la clé, des solutions complémentaires aux soins cliniques et qui permettent de maintenir la chaîne de commande du mouvement fonctionnel, même pendant la convalescence.

  • Capture en 3D des mouvements avec dispositif sans fil en laboratoire sur un volontaire, capteurs réfléchissants les infrarouges envoyés par les caméras pour l'enregistrement de l'activité électrique des muscles et des forces exercées au sol.
    Capture en 3D des mouvements avec dispositif sans fil en laboratoire sur un volontaire, capteurs réfléchissants les infrarouges envoyés par les caméras pour l'enregistrement de l'activité électrique des muscles et des forces exercées au sol. Les scientifiques savent analyser et modéliser le mouvement normal et pathologique dans son intégralité. Unité de recherche Inserm U1093 Cognition, Action et Plasticité Sensori-motrice (CAPS), Institut Etienne-Jules Marey, Inserm université Bourgogne, CHU Dijon.
    © Inserm/Guénet, François
  • Professeur Charalambos Papaxanthis, Directeur de l'unité de recherche Inserm U1093 Cognition, Action et Plasticité Sensori-motrice (CAPS)
    Dijon est depuis longtemps la ville du mouvement : au 19e siècle, Étienne-Jules Marey, originaire de la région, est le premier à faire de la chronophotographie, une technique qui permet d’étudier le mouvement à l’aide d’une succession d’images, comme celles en arrière plan. L’institut dans lequel est installé le CAPS porte d’ailleurs son nom. Charalambos Papaxanthis, au premier plan, en a pris la relève. Son slogan ? " Le mouvement, c’est la manifestation du vivant ! "
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  • Dispositifs sans fil en laboratoire sur un volontaire, capteurs réfléchissants les infrarouges envoyés par les caméras pour l'enregistrement de l'activité électrique des muscles et des forces exercées au sol.
    Les dispositifs sans fil ont révolutionné l’étude du mouvement, permettant de bouger librement dans toutes les directions de l’espace. En bleu, les électrodes enregistrent l’activité électrique des muscles. Les marqueurs (boules grises) envoient un signal infrarouge et permettent de transmettre des informations sur le mouvement.
    © Inserm/Guénet, François
  • Les caméras infrarouges, disposées en cercle autour d'un volontaire captent le signale envoyé par les marqueurs qu'il porte sur ses articulations.
    À l’écran, la modélisation 3D du corps en mouvement est possible grâce à l’acquisition des données sur le déplacement, la vitesse et l’accélération des différentes parties du corps.
    © Inserm/Guénet, François
  • Sur l'écran, modélisation 3D du corps en mouvement.
    Les caméras infrarouges, disposées en cercle autour de Nicolas Gueugneau, post-doctorant, captent le signal envoyé par les marqueurs qu’il porte sur ses articulations. Des électrodes sans fil enregistrent l’activité électrique de ses muscles (électromyogramme). Au centre, une plateforme de force (en bleu) capte la pression exercée au sol.
    © Inserm/Guénet, François
  • Grâce à une stimulation magnétique appliquée au niveau du cortex moteur, le chercheur déclenche un mouvement chez le sujet volontaire, enregistré via des électrodes posé sur la cuisse
    Grâce à une stimulation magnétique appliquée au niveau du cortex moteur, Romuald Lepers, enseignant-chercheur, déclenche des mouvements chez Nicolas, enregistrés via des électrodes sur la cuisse. La force développée par les muscles est mesurée par un ergomètre isocinétique (machine blanche).
    © Inserm/Guénet, François
  • Evaluation de la fonction neuromusculaire en laboratoire sur un sujet volontaire, un angle précis est appliqué à l'articulation au niveau du genou pour enregistrer via des électrodes sur la cuisse.
    Un angle précis est appliqué à l’articulation, une condition nécessaire pour que le patient réalise une contraction isométrique, telle celle sollicitée quand on tente de soulever un objet lourd sans parvenir à le bouger : quand le muscle se contracte, l’articulation ne bouge pas et conserve l’angle.
    © Inserm/Guénet, François
  • Sur l'écran une main apparaît sous différent angles de vue. Une chercheuse, sollicite une patiente, elle doit indiquer s'il s'agit d'une main droite ou gauche.
    À l’écran, une main apparaît sous différents angles de vue : à Elisabeth Sciora, une patiente de 71 ans, de dire s’il s’agit d’une main gauche ou droite. Pour cela, elle doit faire mentalement tourner cette main dans sa tête. Pour Célia Ruffino, en thèse dans l’unité, c’est une façon détournée de solliciter les zones du cortex dédiées à la motricité lorsque celle-ci se fragilise.
    © Inserm/Guénet, François
  • Sur l'écran il faut remettre dans l'ordre les images représentant les étapes successives pour se relever d'une chute.
    Remettre dans l’ordre les images représentant les étapes successives pour se relever d’une chute permet à une personne âgée d’intégrer ce qu’elle devra effectuer si elle tombe au sol. À la base de cet exercice : l’existence probable de « neurones miroirs », qui activent les mêmes circuits neuronaux lorsqu’on observe une scène que lorsqu’on la réalise. Le serious game permet d’activer le circuit en jeu et d’améliorer la mobilité.
    © Inserm/Guénet, François
  • Cette machine les scientifiques analysent les capacités d'adaptation sensorimotrice.
    Comment voir le monde en 3D ? Il suffit de placer sa tête face à deux miroirs divergents : chacun reflète ainsi l’image d’un des deux écrans placés de part et d’autre de Jérémie Gaveau, enseignant-chercheur. Sa mission ? Essayer de cibler avec un curseur, grâce à la poignée reliée à un système informatique qu’il a en main, l’image d’une petite balle diffusée sur les écrans. Facile ? Pas tant que ça, car la poignée peut opposer une résistance, de façon imprévisible ! En fonction du temps de réaction de Jérémie pour modifier son mouvement, les scientifiques analysent ses capacités d’adaptation motrice.
    © Inserm/Guénet, François
  • Le volontaire place sa tête face à deux miroirs divergents.
    Comment voir le monde en 3D ? Il suffit de placer sa tête face à deux miroirs divergents : chacun reflète ainsi l’image d’un des deux écrans placés de part et d’autre de Jérémie Gaveau, enseignant-chercheur. Sa mission ? Essayer de cibler avec un curseur, grâce à la poignée reliée à un système informatique qu’il a en main, l’image d’une petite balle diffusée sur les écrans. Facile ? Pas tant que ça, car la poignée peut opposer une résistance, de façon imprévisible ! En fonction du temps de réaction de Jérémie pour modifier son mouvement, les scientifiques analysent ses capacités d’adaptation motrice.
    © Inserm/Guénet, François

Le cœur de cible du laboratoire : les personnes fragiles dont la mobilité est menacée et les sportifs de haut niveau. Au CAPS, les frontières explosent : aux côtés de chercheurs spécialistes des activités physiques et sportives, on trouve des physiologistes de la plasticité cérébrale du modèle murin et des cliniciens issus des services hospitaliers universitaires comme la gériatrie, la rhumatologie, l’orthopédie, la  neurologie, la psychiatrie, la médecine physique et de  réadaptation… Visite d’un laboratoire qui met le mouvement au cœur de la santé.

*unité 1093 Inserm/Université de Bourgogne – CHU Dijon.

Reportage à retrouver dans le magazine Science&Santé n°37