Physiologie de l’équilibre et moyens d’exploration

Alexis Bozorg GrayeliAlexis Bozorg GrayeliService d’ORLService d’ORL

Hôpital BeaujonHôpital Beaujon

alexis.bozorg-grayeli@bjn.aphp.fr

EquilibreEquilibre Système postural

– capteurs sensoriels périphériques

– centres intégrateurs– effecteur musculaire

périphérique Système redondant +++ Finalité: stabiliser le corps et

le regard Prépondérance du système

visuel chez l’homme ++

Appareil vestibulaireAppareil vestibulaire

Vestibule Nerf vestibulaire Noyau vestibulaire Voies vestibulaires centrales

Le vestibuleLe vestibule

Orientation des canaux Orientation des canaux semi-circulairessemi-circulaires

Le vestibuleLe vestibule

AvantArrière

Haut

Tympan

Canal sup.

Canal lat.

Canal post.

VestibuleVestibuleSystème otolithique : maculesmacules

VestibuleVestibuleSystème otolithique : pesanteur & accélération linéairepesanteur & accélération linéaire

VestibuleVestibuleSystème otolithique : pesanteur & accélération linéairepesanteur & accélération linéaire

VestibuleVestibuleSystème otolithique : pesanteur & accélération linéairepesanteur & accélération linéaire

VestibuleVestibuleCanaux semi-circulaires : accélération angulaire

Accélération angulaire

Mouvement inertielle du liquide dans les canaux (endolymphe)

Déflection de la cupule dans l’ampoule du canal

Ampoules

Déflection des cils et potentiel d’action

VestibuleVestibuleCanaux semi-circulaires latéraux : action conjuguée

Décharges toniques identiques au repos

Stimulation droite (courant ampulipète) et inhibition gauche (courant ampulifuge)

VestibuleVestibuleAction conjuguée du canal postérieur avec le

canal antérieur controlatéral

+

-

VestibuleVestibuleCellules ciliées et transduction sensorielleCellules ciliées et transduction sensorielle

• Cellules ciliées de types 1 et 2• 80 à 120 stéréocils en arrangement hexagonal• Un kinocil à la périphérie• Partie centrale des stéréocils : Actine• Touffe ciliée polarisée

microscopie à transmissionutricule de cobaye

microscopie à balayagefœtus humain

VestibuleVestibuleCellules ciliées et transduction sensorielleCellules ciliées et transduction sensorielle

La cellule sensorielle de type II

-45 mVdéplacement touffe ciliaire vers le kinocil

potentiel récepteur

ouverture canaux Ca2+

libération glutamate

• autorégulation par glutamate• régulation

•positive/négative•acétylcholine/neuropeptides

La cellule sensorielle de type I

-70 mV

*Mécanismes moins bien connus

*Régulation- fibre efférente au contact du calice afférent- apicale : effet de contraction

PérilympheNa+ =140 mMK+ = 5 mMCl- = 115 mM290 mosm/l0 mV

EndolymphecochléaireNa+ = 1 mMK+ = 170 mMCl- = 130 mM330 mosm/l+100 mV

Etrier

Sac endolymphatique

Aq. Vestibulaire

Aq. Cochléaire

Sac endolymphatiqueNa+ = 100 mMK+ = 15 mMpH=7,0+10 mV

Oreille moyenne

Cavité crânienne

Os temporal

Composition des liquides de l’oreille interne

Endolymphe vestibulaireNa+ ~ 3-15 mMK+ ~ 140-160 mMOsmolarité ?+5 mV

Rôle de l’endolymphe dans la transduction mécano-bio-électrique

CochléeCanal semi-circulaireUtricule

Mouvement

K+

Dépolarisation

Ca2+ Ca2+

Neurotransmission

K+

Saccule

Vibration sonore

Nerf vestibulaireNerf vestibulaire• Système afférent : majorité des axones (20.000), vers le noyau

•Fibres à réponse tonique : activité de base élevée, décharges régulières, réponse sans adaptation•Fibres à réponse phasique : activité de base faible, adaptation, réponse dynamique•Fibres à réponse intermédiaire

• Système efférent : 200-400 fibres, allant du noyau vestibulaire et du VI vers le labyrinthe, module la réponse dynamique

Noyau vestibulaireNoyau vestibulaire

• Supérieur : réflexes oculaires pilotés par les canaux semi-circulaires (proximité du noyau du VI)

• Médian : coordination des mouvements oculo-céphalogyres

• Inférieur : afférences otolithiques, cérébelleux et formation réticulaires

• Latéral : relais des circuit cérébéllo-vestibulo-spinaux

Projections du noyau vestibulaireProjections du noyau vestibulaire

Réflexes d’origine vestibulaire Réflexes d’origine vestibulaire Réflexe vestibulo-oculaire

Mouvement compensateur de l’œil dans le sens opposé au mouvement de la tête.

Reposent sur les canaux semi-circulaires, otolithes, la rétine et les récepteurs cervicaux proprioceptifs

Compense les mouvements de la tête de haute fréquence (> 3 Hz) et jusqu’à 150°/sec (lire en marchant, reconnaître les visages,…)

Réflexes d’origine vestibulaire Réflexes d’origine vestibulaire Réflexe vestibulo-spinaux

Mouvement compensateur des muscles extenseurs du côté de la chute et diminution du tonus des extenseurs du côté opposé. Concerne les muscles du cou, du tronc et des extrémités.

Phylogénétiquement prédominant chez les oiseaux alors que chez les primates le réflexe vestibulo-oculaire prédomine.

Sensations vestibulaires Sensations vestibulaires subjectivessubjectives

Sensations vestibulaires souvent inconscientes. Parfois illusions sensorielles :

Interaction de la verticale et de la force centrifuge (carrousel)Vertige post-rotatoire

A l’inverse, mouvement uniforme sans accélération passe inaperçu.

Genèse des vertigesGenèse des vertiges

Nerfs oculo-moteurs

Vertige : incohérance des informations sensorielles

Compensation vestibulaireCompensation vestibulaire

Adaptation à une lésion vestibulaire irréversible Délais moyen 6 semaines

Récupération fonctionnelle alors que les signes objectifs (nystagmus, torsion oculaire, déviation de la verticale subjective, …) peuvent persister

Mécanismes possibles : – adaptation neurologique avec noyau vestibulaire controlatéral, – inhibition commissurale, – modification des mouvements oculaires, modification des afférences spinales,…– rôle important du cervelet

Définition du vertigeDéfinition du vertige Distorsion désagréable de la perception de la gravitation, ou

sensation erronée de mouvement de l’individu ou de son environnement.

Rotatoire, ou linéaire. Syndrome multi-sensoriel :

– perceptives– posturales – oculo-motrices et végétatives sans perte de connaissance

Induit :– par une lésion du vestibule ou des voies vestibulaires– par une stimulation inhabituelle multisensorielle

Les autres formes cliniquesLes autres formes cliniques

Malaise vestibulaire :– Sensation vertigineuse– Transpiration– Nausées et vomissements– Malaise générale– Hypersalivation– Hyperventilation

MécanismeMécanisme

Discordance entre les informations vestibulaires, visuelles et somato-sensorielles

 Une expérience multisensorielle ne correspondant pas aux références acquises (passager d’un véhicule versus locomotion active)

Il se manifeste par :– perturbation de l ’orientation spatiale– nystagmus par perturbation du réflexe vestibulo-oculaire (VOR)– ataxie par activation des voies vestibulo-spinales– nausée, vomissements et anxiété

N’entraîne pas de perte de connaissance +++

Examen clinique

Stratégie et objectifStratégie et objectifSensations vertigineuses

Fausses vertiges :• Métabolique (ex : hypoglycémie)

• Cardiovasculaire (ex : malaise vagal)• Neurologique (ex : crise d’épilepsie)

• Psychologique (ex : phobie des hauteurs)

Vrais vertiges :Atteinte des voies vestibulaires

Atteinte périphérique :nerf ou noyeau

Atteinte central :les relais des voies vestibulaires et leurs connections dans le tronc cérébral

InterrogatoireInterrogatoire

Caractéristiques sémiologiques du vertige :

– Vertiges rotatoires– Instabilité (tangage) avec chute (côté)– Instabilité sans chute– Sensations d’accélération linéaire (ascentionel,

chute, propulsion, rétropulsion, latéropulsion)– Sensation de roulis

InterrogatoireInterrogatoire Profil évolutif :

– Paroxystique– Début brutal avec diminution en quelques jours– Permanent

Circonstances de début :– Trauma crânien ou cervical– Episode grippal, varicelle, zona– Médicaments (ototoxiques, sédatifs), tabac, alcool– Chirurgie– Alitement prolongé (Vertiges paroxystiques bénins)

Facteurs déclenchants– Changements de position– Obscurité

InterrogatoireInterrogatoire Signes associés :

– Cochléaires : acouphènes, plénitude d’oreille, surdité– Neurologiques : cervelet, paires crâniennes, troubles de conscience– Végétatifs

Incidence sur la vie socio-professionnelle :– Gêne à la marche et à la conduite de véhicules– Gêne dans la vie sociale– Arrêt de travail– Questionnaires pour le suivi (ex : Dizziness Handicap Inventory,

DHI)

InterrogatoireInterrogatoire

ATCD ORL Rechercher les signes de gravité :

– Diplopie– Céphalée– Cervicalgie– Fièvre et syndrome méningé

Pathologies associées

Examen cliniqueExamen clinique

Otoscopie Nystagmus Déviation segmentaire Station debout et marche Examen neurologique Examen général

Examen clinique : otoscopieExamen clinique : otoscopietympan normaltympan normal

Manche du marteau

Apophyse descendante de l’enclume

Triangle lumineux

Pars tensa

Eliminer une pathologie infecteiuse (otite moyenne) ou tumorale

NystagmusNystagmus Secousses rythmiques des globes oculaires

linéaire et/ ou rotatoire. 2 composantes :

– Dérive lent de l’axe de la vision vers le labyrinthe déficitaire

– suivi d’un rattrapage rapide (saccade) par le centre intégrateur définissant le sens du nystagmus

Préciser :– Le sens : horizontal, vertical, rotatoire,

horizonto-rotatoire– L’intensité : degrés 1 à 3– Spontané ou provoqué– Inhibé ou non par la fixation visuelle

Degré : 1 2 3

Nystagmus spontanéNystagmus spontané

Nystagmus spontanéNystagmus spontané Exploration : Lunettes de Frenzel (ou Bartels):

– lunette loupes éclairés– sensibilise l’examen, – empêche la fixation oculaire

Vidéo-nystagmographie infra-rouge

Etudier l’effet de la fixation visuelle

Nystagmus spontané

Nystagmus périphérique

Unidirectionnel

Horizonto-rotatoire

Supprimé à la fixation oculaire

Proportionnel au vertige

Nystagmus central

Multidirectionnel

Direction pure

Augmenté à la fixation oculaire

Indépendant du vertige

Les nystagmus provoquésLes nystagmus provoqués• Signe de la fistule (variation de pression dans le CAE avec lunette de Frenzel)

• Nystagmus de poursuite oculaire

• Nystagmus de rattrapage (Halmagyi)

• Nystagmus provoqué par :- vibrateur mastoïdien- Secousses de la tête (head shaking test)

Les nystagmus provoquésLes nystagmus provoqués• Manœuvre de Dix-Hallpike (vertige positionnel paroxystique bénin)• Otoliths détachés des macules et déposés dans les canaux semi-circulaires

Manœuvre libératoire

Examen cliniqueExamen clinique

Déviation segmentaire :- Epreuve de Romberg : station debout- Epreuve d’Unterberger : piétinement

sur place, bras ballants- (Variante : Epreuve de Fukuda : piétinement bras tendus)

Examen cliniqueExamen clinique

Station debout : Instabilité Latéropulsion Augmentation du polygone de sustention

Marche : Embardées Demi-tour décomposé Vitesse de la marche (hésitante)

Examen cliniqueExamen clinique

Examen neurologique : Déficit moteur Déficit sensitif (proprioception) Syndrome cérébelleux Autres paires crâniennes

Examen cliniqueExamen clinique

Examen général : Eliminer les faux vertiges (cardio-

vasculaire) Etat des jambes et de la musculature

axial Examen ophtalmo

Vertiges intenses avec vomissements, sueurs

Un syndrome vestibulaire harmonieux :– nystagmus inhibé par la fixation (intérêt des lunettes de Frenzel)– horizontal ou horizonto-rotatoire battant du côté opposé du labyrinthe

détruit– Déviation de l’index vers le côté du labyrinthe détruit

Parfois associé à des signes auditifs (acouphènes, hypoacousie)

Absence de symptômes neurologiques associé

Syndrome vestibulaire périphérique

Syndrome discordant :– Déviation des index du côté du nystagmus

Présence de symptômes neurologiques associée– Déficit moteur– Syndrome cérébelleux

Instabilité sans déviation Nystagmus vertical ou rotatoire pur Anomalies de l’oculomotricité (poursuite oculaire

saccadée)

Syndrome vestibulaire central

Stratégie et objectifStratégie et objectifSensations vertigineuses

Fausses vertiges ? Vrais vertiges :Atteinte des voies vestibulaires

Syndrome harmonieux Syndrome discordantAutres signes neuro

Métabolique (ex : hypoglycémie)• Cardiovasculaire (ex : malaise vagal)• Neurologique (ex : crise d’épilepsie)

• Psychologique (ex : phobie des hauteurs)

Interrogatoire et examen général

Atteinte périphérique Atteinte centrale

Etiologies Etiologies

Méthodes d’investigation

Explorations audio-vestibulairesExplorations audio-vestibulaires

Audiométrie tonale Audiométrie vocale Impédancemétrie

Recherche d’une atteinte asymétrique, rétro-cochléaire ...

Potentiels Evoqués Auditifs (PEA)Potentiels Evoqués Auditifs (PEA)

Exploration « objective » des voies auditives

Recherche d’argument suspect de N8

Epreuves vestibulaires Epreuves vestibulaires caloriquescaloriques

• Réponse labyrinthique aux changements de température des canaux semi-circulaires latéraux

• Irrigation à l’eau des 2 conduits auditifs externes

• Stimulations calibrées avec de l’eau à 30° (inhibition) et 44° (stimulation)

• Mesure de la fréquence et de la vitesse des nystagmus provoqués par la vidéonystagmographie automatisée ou par les lunettes de Frenzel

Epreuves vestibulaires Epreuves vestibulaires caloriquescaloriques

Etude de la poursuite oculaireEtude de la poursuite oculaire

• Dysmétrie (œil qui dépasse la cible)• Nystagmus de poursuite (gaze nystagmus)• Anomalies en faveur d’une origine centrale

Cible Oeil

Epreuve rotatoireEpreuve rotatoire• Rotation avec une vitesse et un temps calibrés• Mesure de la fréquence du nystagmus postrotatoire• Explore essentiellement les canaux semi-circulaires latéraux

Exploration de la fonction otolithique Verticale visuelle subjective

• Debout dans une salle obscure• Mettre une barre lumineuse inclinée dans une position verticale à l’aide d’une télécommande• Valeurs normales : 0-2 °• Déviation du côté opposé en cas de lésion destructrice de l’organe otolithique

Exploration de la fonction otolithiqueExploration de la fonction otolithique Potentiels myogéniques saculo-colliques Potentiels myogéniques saculo-colliques

• Stimulation du macule sacculaire par un son fort (clicks de 90-110 dB)

• Enregistrement EMG des contractions cervicales (sterno-cléido-mastoïdien)

• Mesure des seuils, des latences et des amplitudes de réponse musculaire

• Abolition ou élévation du seuil : témoin d’une lésion otolithique

Exploration de la fonction otolithique Exploration de la fonction otolithique Rotation autour d’un axe incliné par rapport à la gravité

(RAIG)

• Fauteuil rotatoire monté sur vérin et incliné de 13°• Stimulation spécifique et global des 2 organes otolithiques • Réponse normal : nystagmus modulée en fonction du cycle de rotation du fauteuil• Asymétries de réponse droite/gauche : atteinte otolithique

Posturographie :Posturographie :Evaluation globale du système d’équilibreEvaluation globale du système d’équilibre

Plate-formes statiques ou dyunamiques Plate-forme motorisée et asservie (Equitest) :

- test d’organisation sensorielle,- étude de différentes conditions sensorielles,- diagnostic d’omission vestibulaire- suivi évolutif au cours du traitement

Imagerie Imagerie TDM rochers :

– Coupes fines axiales et coronales en fenêtre osseuse

– Etude des structures osseuses de l’oreille moyenne et interne

– Indiqué dans les syndromes périphériques complété par l'IRM

IRM :– Etude de l’oreille interne, de la fosse

postérieure et du cerveau– Indiquée dans les syndromes vestibulaires

centraux

Conclusions

Système vestibulaire interagit avec la vision et la proprioception avec possibilité de compensation d’un déficit.

L’examen d’un vertigineux vise à établir l’origine vestibulaire des troubles puis leur nature centrale ou périphérique.

Une atteinte vestibulaire nécessite l’exploration du système auditif, et souvent une imagerie en plus des explorations vestibulaires.