La chute se caractérise par une perturbation de la position verticale du corps au-delà des limites de stabilité qui conduit à une perte d’équilibre. Or, la position verticale est intrinsèquement instable et son maintien constitue un défi continuel lors des activités quotidiennes. Ainsi, le maintien de la posture et de l’équilibre, qu’il soit statique ou dynamique, nécessite un système de contrôle complexe capable d’interpréter plusieurs entrées sensorielles et de s’adapter aux changements d’états internes et externes.

Le maintien de l’équilibre repose sur la coopération entre d’une part les systèmes sensoriels capables de détecter les positions et déplacements du corps ainsi que l’environnement visuel, et d’autre part les effecteurs qui fournissent les réactions posturo-cinétiques appropriées.

Les informations sensorielles participant à la stabilité posturale, reposent sur des informations visuelles, vestibulaires et somesthésiques. Le tableau 7.I précise les spécificités fonctionnelles de chacune de ces modalités sensorielles. Chaque entrée sensorielle possède son domaine d’action particulier. Ainsi, les modalités visuelles et proprioceptives offrent un seuil de stimulation suffisamment bas pour autoriser la perception des mouvements lents et des oscillations en position debout. À l’inverse, l’anatomo-physiologie du système vestibulaire lui confère une prédominance dans la détection des mouvements rapides. Ces modalités sensorielles sont complémentaires et offrent également des plages de fonctionnement qui se recouvrent partiellement. La redondance informationnelle qui résulte de leur couplage, permet de lever les ambiguïtés inhérentes à chacune des modalités sensorielles prises isolément et d’améliorer la perception et le codage des déplacements. Les informations sensorielles se combinent et sont intégrées dans différentes structures du système nerveux central : le tronc cérébral, le cervelet et les structures corticales. Les informations sensorielles traitées dans les centres moteurs sont transmises au système musculo-squelettique qui est l’effecteur de l’équilibre et qui permet de réagir aux perturbations posturales. Dans les conditions posturales les plus difficiles ou en cas d’atteintes sensori-motrices, les réponses posturales perdent leur caractère fondamentalement automatique et mettent en jeu des fonctions cognitives (figure 7.1).

Le vieillissement s’accompagne de nombreux changements physiologiques des différents systèmes sensoriels. Les principaux changements affectant le système vestibulaire ont pour effet une perturbation des influences vestibulo-spinales responsables de l’activation des muscles antigravitaires et une altération des capacités d’équilibration statique et cinétique (Curthoys, 2000 ; Borel et coll., 2008 ; Lacour et coll., 2009 ; Snow et coll., 2009). Les modifications du système visuel consistent en une diminution de la sensibilité aux contrastes, une perturbation de la perception de la profondeur – particulièrement importante afin de mieux négocier les obstacles – et une détérioration de l’acuité visuelle dynamique lors du mouvement de la cible ou du sujet (Menant et coll., 2010). La somesthésie constitue un repère important pour l’équilibre. Avec l’âge, l’information tactile en provenance des pieds et de leur contact avec le sol peut se détériorer. De la même façon, la capacité à détecter la position et la direction des mouvements des articulations diminue (Proske et Gandevia, 2012).

Sur le système moteur, l’effet le plus notoire de l’âge concerne des changements de caractéristiques des muscles : réduction de la force musculaire liée à la diminution du nombre et de la taille des fibres musculaires et aux changements des commandes motrices centrales (Faulkner et coll., 2007 ; Paillard, 2009). Le temps de réaction augmente et la vitesse de contraction des muscles diminue. Tout ceci peut empêcher les sujets âgés d’exercer la force adéquate et de réagir rapidement aux perturbations posturales (Barin et Dodson, 2011).

L’équilibre et le contrôle postural sont normalement des tâches relativement simples assurées par des réflexes sensori-moteurs et des boucles de contrôle automatiques (Massion, 1994 ; Kolb et coll., 2001). Chez l’adulte en bonne santé, le maintien de l’équilibre ne nécessite que peu de ressources attentionnelles (Teasdale et coll., 1993). Cependant, la mobilisation de ressources attentionnelles peut devenir nécessaire dans des situations environnementales où les informations visuelles, vestibulaires ou proprioceptives sont modifiées, ou lorsque le maintien de l’équilibre s’opère dans des conditions d’équilibration dynamique (Lajoie et coll., 1993). Leur participation est plus importante et continuelle au cours du vieillissement ou après atteinte sensorielle. Il s’agit probablement d’un comportement adaptatif pour compenser le déclin des fonctions sensori-motrices. Une supervision du contrôle postural deviendrait alors nécessaire. Ceci a été illustré par l’incapacité à parler et marcher en même temps chez certaines personnes et par l’utilité de ce signe comme valeur prédictive de chutes chez le sujet âgé (Lundin-Olsson et coll., 1997). Dans les situations de double-tâche comme celle-ci, les ressources attentionnelles doivent être partagées pour une réalisation correcte des tâches posturales et cognitives. Autrement dit, l’implication cognitive dans le contrôle postural augmente avec l’âge (Li et coll., 2002).

Ainsi, les conséquences du vieillissement sur le maintien de l’équilibre ne résultent pas uniquement de l’altération des fonctions sensorielles et motrices, mais le vieillissement cognitif constitue également un facteur important. Au cours du vieillissement, les fonctions exécutives impliquées dans le maintien de l’équilibre sont perturbées (Alescio-Lautier et coll., 2007 ; Park et Reuter-Lorenz, 2009 ; Salthouse, 2012). Plus spécifiquement, les dysfonctions portent sur les processus attentionnels inhibiteurs (c’est-à-dire qu’il n’y a plus de tri sélectif des informations), la flexibilité (capacité à déplacer rapidement son attention entre deux tâches) et la gestion des double-tâches (capacités à coordonner simultanément deux tâches). Il a été montré qu’une perturbation des fonctions exécutives contribue particulièrement aux changements posturo-locomoteurs, mais les mécanismes d’action sont encore mal connus (Allali et coll., 2008).

En règle générale, la posture, l’équilibre et la marche ont été comparés chez des adultes jeunes (25 ans), d’âge moyen (50 ans) ou âgés non-chuteurs (avec des capacités physiologiques optimales) et chuteurs (ayant chuté une ou plusieurs fois dans les mois précédents) (70 ans), dans différentes conditions de tests statiques ou dynamiques.

Les changements de l’attitude posturale (orientation du corps par rapport à la verticale gravitaire) ont été identifiés comme l’un des principaux facteurs contribuant aux chutes chez les personnes âgées (Tinetti, 2003 ; Snow et coll., 2009). Avec l’avancée en âge, la perception de la verticale posturale devient de moins en moins précise, notamment chez les sujets très âgés qui présentent une grande incertitude dans la détermination de la position de leur corps par rapport à la verticale. Une verticale posturale inclinée vers l’arrière a été avancée comme une raison expliquant la rétropulsion souvent observée chez les personnes âgées qui ont chuté. Ces changements posturaux pourraient être liés à une représentation de la verticalité moins robuste (Barbieri et coll., 2010). Les personnes âgées qui montrent des scores plus faibles sur les mesures cliniques de l’équilibre, présentent également des oscillations posturales et des réponses musculaires plus importantes que les personnes âgées ayant des capacités physiologiques optimales. Certains travaux suggèrent que des niveaux élevés de l’activité musculaire sont une caractéristique du déclin lié à l’âge dans la stabilité posturale. Il est difficile de savoir si l’augmentation de l’activité musculaire entraîne une plus grande instabilité posturale ou si l’activité musculaire accrue est une réponse compensatoire à l’augmentation des oscillations posturales (Laughton et coll., 2003).

D’une manière générale, les données de la littérature indiquent qu’en dépit d’une altération possible (mais non renseignée) des systèmes sensoriels ou des systèmes effecteurs, le maintien de l’équilibre n’est pas nécessairement modifié chez le sujet âgé robuste. Ainsi, chez les sujets non-chuteurs, les performances posturales ne se distinguent généralement pas de celles de sujets jeunes ou d’âge moyen (Bernard-Demanze et coll., 2009), y compris les réponses posturales consécutives à des déplacements soudains qui montrent des changements minimes avec l’âge (Peterka et Black, 1990). Cependant, les oscillations du corps deviennent plus importantes lorsque toutes les modalités sensorielles participant normalement au contrôle de la posture, ne sont pas disponibles, par exemple à l’obscurité. D’une manière générale, la littérature indique que, chez les sujets qui ont chuté une fois ou plus dans l’année, certains changements physiologiques liés à l’âge contribuent à une perturbation du contrôle de la posture et de l’équilibre. Les symptômes d’instabilité et les déficits du maintien de l’équilibre peuvent également être aggravés par les pathologies liées au vieillissement.

Les performances posturales sont généralement étudiées chez le sujet âgé en examinant les caractéristiques du maintien de l’équilibre en situation debout, sans mouvement (Maylor et Wing, 1996 ; Teasdale et Simoneau, 2001 ; Woollacott et Shumway-Cook, 2002). Toutefois, les performances dans cette situation ne pourraient présager celles après perturbations posturales soudaines (Mackey et Robinovitch, 2006). Après une perturbation soudaine de l’équilibre, le système nerveux central doit planifier les corrections posturales nécessaires au maintien de la stabilité dynamique. Comparés aux adultes jeunes, les adultes âgés ont plus de difficultés à retrouver leur équilibre (Thelen et coll., 2000). Ces changements de corrections posturales peuvent être liés à la réduction de la force musculaire (Grabiner et coll., 2005), de la raideur des tendons (Karamanidis et Arampatzis, 2007), ainsi qu’au ralentissement de la vitesse de contraction musculaire (Hortobagyi et coll., 1995). La diminution de la force musculaire constitue un facteur de risque de chute. Cependant, une étude longitudinale réalisée sur près de 9 ans (71,1±5,4 ans ; n=12) a montré qu’en dépit d’un changement global de taille et de force musculaire, les propriétés contractiles des fibres musculaires (n=411 fibres) sont préservées avec l’âge (Frontera et coll., 2008). Ces données suggèrent que les fibres musculaires existantes peuvent compenser et corriger partiellement les déficits de masse musculaire afin de maintenir une capacité optimale de production de force, même à un âge très avancé (80±5,3 ans à la fin de l’étude). Elles indiquent la nécessité d’utiliser des exercices de contrôle dynamique de l’équilibre dans le cadre de stratégies de prévention des chutes ou de la rééducation (Arampatzis et coll., 2008).

Les caractéristiques de la marche varient avec l’âge. Elles ont été analysées dans de nombreuses études. D’une manière générale, les personnes âgées marchent plus lentement que les jeunes (Bohannon, 1997). La réduction de la vitesse de marche résulte à la fois de la diminution de la longueur du pas (Lord et coll., 1996) et de l’augmentation du temps de double appui (Ferrandez et coll., 1990), tandis que la fréquence du pas augmente. La réduction de l’accélération de la tête et du bassin procure une indication supplémentaire de la stabilité lors de la marche (Menz et coll., 2003). Chez les personnes âgées ayant des capacités physiologiques optimales, l’adoption d’une vitesse réduite et d’un pas plus court a été interprétée comme l’expression d’une marche moins déstabilisante (Woollacott et Tang, 1997). Ceci suggère que les personnes âgées compensent la réduction de leurs capacités physiques en étant plus prudentes et en diminuant le coût énergétique du mouvement (Barak et coll., 2006 ; Schrack et coll., 2010). L’allongement de la durée de la phase préparatoire au mouvement et de la phase de transfert du pas s’inscrit également dans les modifications qui minimisent la perturbation posturale créée par le mouvement (Michel-Pellegrino et coll., 2008). Des interprétations contradictoires sont fournies par d’autres études qui indiquent que les changements des paramètres de marche peuvent être considérés comme des facteurs de risque de chute (Gunter et coll., 2000 et voir chapitre 2). Chez les sujets ayant chuté l’année qui précède, l’augmentation du temps nécessaire aux ajustements posturaux anticipés pourrait être un facteur de risque dans le cas d’une négociation d’obstacle et prendre son origine dans la réduction de la capacité du traitement central nécessaire à la planification motrice et à la régulation du pas (Uemura et coll., 2011).

La variabilité du pas (fluctuation des caractéristiques d’un pas à l’autre) a été décrite comme un facteur fondamental prédictif de la chute, aussi bien lors de la marche sur sol plat que de la descente d’un escalier. Par exemple, lors de la marche, les personnes âgées montrent une plus grande variabilité dans le placement des pieds, la longueur et la largeur du pas, et l’élévation du pied que les jeunes adultes (Barrett et coll., 2010 ; Zietz et coll., 2011 ; Laroche et coll., 2012). De nombreux facteurs peuvent être responsables de cette variabilité parmi lesquels la faiblesse des fléchisseurs dorsaux de la cheville et des fléchisseurs plantaires ; cette faiblesse pourrait nuire à la stabilité dans la phase d’appui du pas et potentiellement contribuer aux chutes (Laroche et coll., 2010). Sur le plan clinique, ce résultat montre l’importance des programmes de réadaptation qui mettent l’accent sur le renforcement des muscles fléchisseurs plantaires visant à rétablir la fonction et la stabilité de la marche (Kirkwood et coll., 2011).

Par ailleurs, lors de la marche, les instabilités médio-latérales sont accrues chez la personne âgée. La chute liée à une instabilité latérale importante peut conduire à des fractures de hanches (Maki et McLlroy, 2006). Le maintien de l’équilibre s’effectue alors par un pas rapide de rattrapage. La vitesse du pas repose sur la vitesse de flexion des articulations de la hanche, du genou et de la cheville (Madigan et Lloyd, 2005). Afin de réaliser un pas de rattrapage, les forces de propulsion doivent être générées rapidement et atteindre un niveau important, particulièrement pendant la préparation du pas. Si ces caractéristiques ne sont pas remplies, il devient impossible de recruter les muscles suffisamment rapidement (Menz et coll., 2003 ; Mackey et Robinovitch, 2006). Un entraînement incluant la réalisation de pas de rattrapage peut s’avérer bénéfique dans la prévention des chutes.

Les études longitudinales citées plus haut ainsi que de nombreuses autres ont montré que, parmi tous les marqueurs possibles de changements de mobilité, la vitesse de marche représente un marqueur fiable, elle tend à diminuer avec l’âge et à la suite de maladies chroniques. Sur la base de ces résultats, il a été postulé que la réduction de la vitesse de marche est un baromètre de l’effet du vieillissement biologique sur la santé et de l’état fonctionnel. Identifier les mécanismes qui sous-tendent ces changements et préciser la valeur pronostique de la vitesse de marche seront un défi à relever dans les études à venir (Schrack et coll., 2010).

Ces perturbations du contrôle de la posture et de l’équilibre peuvent être aggravées par des maladies fréquemment observées dans le vieillissement, comme la maladie de Parkinson, la neuropathie périphérique, l’arthrite, la sarcopénie, ou les atteintes sensorielles telles que le vertige paroxystique bénin, la cataracte ou la perte du sens de la position. Il est fréquent qu’une ou plusieurs pathologies soient responsables des symptômes d’instabilité de la personne âgée (Barin et Dodson, 2011). D’une manière générale, ces pathologies augmentent l’instabilité, l’amplitude des ajustements posturaux et la variabilité du pas. La présence de multiples facteurs de risque accroît le risque de chute (Tinetti, 2003).

En recherche comme en pratique clinique, les perturbations posturales sont généralement appréhendées comme étant liées au vieillissement dans son ensemble. Comme évoqués précédemment, les troubles de l’équilibre des sujets âgés sont plurifactoriels. Ainsi, le concept de sujets chuteurs peut recouvrer des perturbations d’origine sensorielle, motrice, ou centrale très différentes. Une approche plus analytique chez le sujet âgé, telle qu’elle est réalisée chez l’adulte jeune serait profitable. En particulier, des études supplémentaires sont nécessaires afin d’examiner l’association des changements liés à l’âge dans les différents systèmes sensoriels avec les symptômes d’instabilité et de déséquilibre chez la personne âgée.

Dans la vie de tous les jours, le maintien de l’équilibre s’effectue bien souvent en parallèle d’une seconde tâche dite cognitive, comme marcher en conversant ou en écoutant de la musique. Une situation de double-tâche posturale et cognitive peut nécessiter un partage des ressources attentionnelles. Les sujets âgés ont moins de capacité que les jeunes à diviser leur attention entre deux ou plusieurs tâches. Une tâche cognitive complexe peut affecter le contrôle postural et conduire à une augmentation du risque de chute (Shumway-Cook et coll., 1997). Inversement, la difficulté de la tâche posturale peut altérer la performance cognitive. Une telle interaction n’a pas été retrouvée chez le sujet jeune qui régule automatiquement sa posture en consacrant ses ressources attentionnelles à la tâche cognitive. En revanche, le sujet âgé donne généralement la priorité à la tâche posturale, c’est-à-dire à des stratégies d’évitement de la chute (Lacour et coll., 2008 ; Bernard-Demanze et coll., 2009). En condition de double-tâche, les sujets âgés présentent une réduction de la vitesse de marche, une augmentation de la variabilité du pas (Priest et coll., 2008) et des oscillations médio-latérales du tronc (van Iersel et coll., 2008). De même, il a été montré que la demande attentionnelle nécessaire à la réalisation d’une double-tâche lors du maintien de l’équilibre dynamique est plus importante chez les personnes âgées présentant un déficit de l’équilibre que chez les personnes âgées en bonne santé (Brauer et coll., 2001). Il est probable que les processus cognitifs interfèrent avec le traitement de l’information nécessaire à la réalisation de la tâche posturale. Cette interférence pourrait avoir lieu au niveau de l’intégration sensorielle des différentes informations participant à l’orientation spatiale (Redfern et coll., 2004).

La réalisation de double-tâche est à l’origine du développement d’une série de tests cliniques prédictifs de la chute. Chez le sujet âgé, certaines altérations de la posture ne peuvent être révélées que dans des conditions de double-tâche qui nécessite un partage des ressources attentionnelles normalement dévolues au contrôle de la posture. Ainsi, les double-tâches permettent de distinguer les chuteurs (au moins une chute l’année précédente) des non-chuteurs. Ceci a été mis en évidence dans une double-tâche cognitivo-motrice (compter à rebours en marchant ; Uemura et coll., 2012). Lors de l’initiation de la marche, les déplacements du centre de pression vers l’arrière des chuteurs étaient plus faibles que ceux des non-chuteurs (p=0,009 ; n=71 ; 80,5±7,6 ans). De même, dans une double-tâche motrice (marcher avec un verre d’eau dans la main), les chuteurs (n=21, âgés de 70,4±6,4 ans) présentent une cadence plus lente (p=0,02) et une vitesse de marche plus lente (p=0,034) que les non-chuteurs (n=19, âgés de 67±4,8 ans) (Toulotte et coll., 2006). Par ailleurs, en situation de double-tâche, les sujets à risque de chute vont présenter de mauvais jugements de mobilité qui conduisent à une prise de risque. Ceci a été montré chez des sujets placés dans une situation de simulation de traversée de rue dans un environnement visuel virtuel et marchant sur un tapis roulant alors qu’ils écoutent de la musique ou parlent au téléphone (Nagamatsu et coll., 2011). Les double-tâches offrent la possibilité d’augmenter la sensibilité et la spécificité de la prédiction de la chute (voir Lundin-Olsson et coll., 1997) et d’envisager des traitements rééducatifs centrés sur les stratégies de contrôle des double-tâches (Beauchet et Berrut, 2006). Des recherches futures devront préciser la physiopathologie de ces interrelations entre posture et cognition.

Il est intéressant de noter que dans les pathologies cognitives, le fonctionnement sensori-moteur et la marche sont perturbés (marche plus lente et plus variable) (Taylor et coll., 2013). L’altération des fonctions exécutives joue un rôle crucial dans les troubles de la marche et plus particulièrement dans les situations de double-tâche. Les patients atteints de la maladie d’Alzheimer et souffrant de dysfonctions exécutives présentent une augmentation de la variabilité du pas, aussi bien lors de tâches simples de marche que lors de double-tâche (Sheridan et coll., 2003 ; Allali et coll., 2008). Récemment, il a été montré que l’utilisation d’une double-tâche inspirée d’une situation de la vie quotidienne, le « Stroop Walking Task » similaire à la traversée de rue avec feu piéton dans laquelle le sujet doit réagir à un pictogramme visuel par une réponse motrice (marche ou arrêt), permet une détection précoce d’une atteinte des fonctions exécutives avec une sensibilité de 89 % et une spécificité de 94 % (Perrochon et coll., 2013).

Les facteurs psychologiques ne sont pas considérés comme une cause primaire d’instabilité mais sont des éléments contributifs fréquents de l’instabilité chez le sujet âgé. Les plus communs sont l’anxiété et la dépression (Eckhardt-Henn et coll., 2003). La peur de tomber diminue la confiance dans les capacités réelles d’équilibration, augmente l’anxiété et diminue la stabilité (Adkin et coll., 2002). La performance posturale et la stratégie d’équilibration ne dépendent donc pas seulement de la difficulté réelle de la tâche mais de la difficulté perçue par le sujet.

La plupart des études portant sur les changements posturaux en relation avec la peur de tomber ont été réalisées en modifiant le niveau de « menace posturale ». Chez des sujets jeunes, pour une même tâche posturale réalisée au sol et en hauteur, la peur de tomber induite par une élévation de la plateforme provoque des changements dans les exigences du contrôle postural (Adkin et coll., 2000 ; Carpenter et coll., 2004 ; Huffmann et coll., 2009). Ces derniers auteurs montrent que la menace posturale évoquée par une plateforme rotatoire surélevée et animée de mouvements imprévisibles augmente l’amplitude des réponses de correction de l’équilibre dans les muscles des jambes, du tronc et des bras, et réduit l’amplitude des déplacements du centre de masse. Ces changements seraient le reflet d’une modification des mécanismes de contrôle neuromusculaire. Des liens étroits entre l’anxiété liée à la peur de tomber et la performance de l’équilibre ont également été décrits chez les sujets âgés. Afin d’éviter une situation potentiellement dangereuse, les sujets âgés placés en situation posturale difficile vont également adopter une posture plus rigide en stabilisant la tête sur les hanches, les genoux et les pieds. La peur de tomber se traduit aussi par une réduction de la surface du centre de pression, une diminution des limites de stabilité lors de mouvements volontaires, un ralentissement de la marche et des réajustements posturaux excessifs (Lindenberger et coll., 2000 ; Li et coll., 2001). Toutefois, l’énergie dépensée est plus importante chez le sujet âgé que chez le sujet jeune testé dans les mêmes conditions (Carpenter et coll., 2006 ; Delbaere et coll., 2009). Ces données soulignent que l’anxiété liée à la peur de tomber joue un rôle dans la supervision du contrôle postural, en particulier pour les sujets âgés lorsqu’ils sont placés dans des conditions d’équilibre difficile (Young et coll., 2012).

En résumé, il apparaît que la capacité à maintenir une position debout ne dépend pas seulement de la difficulté inhérente à la tâche mais aussi des conséquences attendues d’une perte d’équilibre. Les recherches futures devraient examiner, chez le jeune, la façon dont le contrôle postural est influencé par des niveaux élevés d’anxiété, ce qui permettrait de préciser comment, dans le cas de pathologies liées à l’âge, les changements posturaux peuvent influer sur l’équilibre. En outre, des traitements rééducatifs d’ensemble devraient cibler les déterminants physiologiques et psychologiques de l’équilibre et de la mobilité.

Si le maintien de l’équilibre semble relever d’un processus uniforme mettant en jeu les mêmes systèmes sensoriels et les mêmes effecteurs chez tous les individus, l’examen détaillé de la participation des différentes modalités sensorielles et des différents groupes musculaires à la régulation posturale montre que le maintien de l’équilibre doit, au contraire, être envisagé comme un phénomène susceptible de varier en fonction des individus et du contexte (lumière versus obscurité, sujet statique versus en mouvement...). Le contrôle de l’équilibre s’élabore sur la base d’un ensemble de stratégies sensorielles (implication variable des entrées sensorielles dans un contexte donné) et de stratégies motrices (variabilité des articulations et groupes musculaires impliqués dans la réponse posturale).

Afin de déterminer de manière optimale la stabilisation posturale et l’orientation du corps, des mécanismes centraux assignent des pondérations aux différentes informations sensorielles (vestibulaires, visuelles et proprioceptives). Chaque personne s’appuie de manière différente sur les informations sensorielles disponibles. De même, en cas de changements dans la disponibilité des capteurs, la nouvelle pondération sensorielle est spécifique à chacun. Ces changements peuvent être transitoires et dépendre du contexte (lumière ou obscurité, condition statique ou dynamique...) ou plus durables et liés à une altération sensorielle. Les modèles d’intégration multi-sensorielle sont largement fondés sur l’idée d’une attribution d’un poids variable aux entrées visuelles, vestibulaires et proprioceptives au moyen d’un modèle interne pour arriver à un estimateur optimal. Dans ces modèles, le cerveau prédit en permanence les retours sensoriels et adapte le contrôle en fonction du mouvement de l’environnement et des informations sensorielles disponibles (Young, 2011).

Ainsi, chez l’adulte jeune ou d’âge moyen, les investigations suggérant une intervention majeure de la modalité sensorielle visuelle dans le contrôle de la posture statique montrent de très grandes différences interindividuelles. L’analyse comparée des oscillations posturales à la lumière et à l’obscurité témoigne du poids différent de la vision dans le maintien du contrôle postural statique. Certains sujets présentent des oscillations posturales accrues à l’obscurité, alors que pour d’autres, les oscillations sont moindres à l’obscurité (Lacour et coll., 1997). Ces différences pourraient refléter des stratégies sensorielles individuelles sélectionnées au cours de l’ontogenèse ou préférentiellement utilisées en fonction de l’expérience du sujet (Borel et coll., 2008), ou encore, résulter d’adaptations mises en place au cours de l’âge. Il est probable que ces pondérations changent avec l’âge : de nombreuses études décrivent une dépendance accrue aux informations visuelles dans le maintien de l’équilibre (Eikema et coll., 2012). Ceci est particulièrement adapté lorsque les indices proprioceptifs (comme l’appui sur une surface souple) ne sont plus aussi fiables. Cependant, une dépendance visuelle exacerbée peut contribuer aux chutes en situation de conflits sensoriels (par exemple dans des tests mimant l’illusion de déplacement ressentie dans un véhicule à l’arrêt lors du démarrage d’un véhicule voisin) ou en présence d’environnements visuels mouvants (tests analogues au mouvement d’une foule ou au défilement de l’environnement visuel lors de la conduite automobile) (Guerraz et coll., 2001). De plus, il est bien connu que le système vestibulaire se détériore chez les personnes âgées. Or, les afférences vestibulaires et proprioceptives cervicales sont traitées conjointement dans le système nerveux central (Horak et coll., 2001). Ainsi, les personnes âgées sont plus dépendantes de la proprioception cervicale pour maintenir leur coordination posturale que les jeunes adultes (Patel et coll., 2010).

Les stratégies de mouvement utilisées pour le maintien du contrôle postural sont également variables et dépendantes du contexte, de l’environnement et des expériences passées. La stratégie motrice mise en jeu pour maintenir l’équilibre est sélectionnée parmi un ensemble de solutions multiples offertes par la redondance du système musculo-squelettique. Les synergies musculaires seraient basées sur une combinaison d’activations musculaires automatiques (Massion, 1994 ; Torres-Oviedo et Ting, 2010). Ces auteurs ont montré que le contrôle de l’équilibre est réalisé en activant les muscles qui sont contraints par un ensemble de synergies musculaires, spécifiques de la tâche, et utilisés selon les besoins. Par conséquent, les stratégies d’activation des muscles montrent aussi une dépendance en fonction du contexte.

Fondamentalement, la stabilité du corps humain peut être comparée à celle d’un pendule inversé. Afin de maintenir l’orientation verticale du corps par rapport à la gravité et à la surface du support, le système de commande doit maintenir en permanence un contrôle actif du tonus musculaire. Lorsque le centre de gravité s’écarte de la position verticale, les couples de forces induits ont pour effet de déstabiliser davantage le corps. Il en résulte des oscillations continues (Maurer et Peterka, 2005). Le système nerveux central équilibre activement la tête, le tronc et les jambes avec des corrections fondées sur des rétroactions sensorielles (O’Connor et Kuo, 2009).

Plusieurs stratégies correctives peuvent être choisies afin de maintenir la position debout. L’une d’entre elles, appelée « stratégie de cheville », régule l’équilibre en utilisant un point de pivot autour de la cheville. Elle est appropriée pour corriger les faibles oscillations du corps sur sol ferme. Une autre stratégie, nommée « stratégie de hanche », utilise deux points de pivots, au niveau de la hanche et de la cheville. Elle autorise des mouvements rapides du corps, souvent pour des perturbations plus importantes (Park et coll., 2004). Le « pas de rattrapage » est également une stratégie fréquemment utilisée après une perturbation, en cas de perte d’équilibre. Elle modifie la base de support quand des contraintes additionnelles sont imposées aux articulations. Pour réaliser un pas de rattrapage, les forces de propulsion doivent être générées rapidement et atteindre un niveau important, particulièrement pendant la préparation du pas. Si ces caractéristiques ne sont pas remplies, il devient impossible de recruter les muscles suffisamment rapidement (Menz et coll., 2003). L’entraînement de la force et la rééducation de l’équilibre sont considérés comme une partie intégrante de nombreuses stratégies de prévention des chutes, comme cela sera décrit en détail dans la section suivante. Avec l’âge, les stratégies de coordination mises en place pour maintenir l’équilibre diffèrent de celles observées chez le sujet jeune. Ainsi, le sujet âgé utilise plus fréquemment la stratégie de hanche pour réguler sa posture dans des situations où le sujet jeune utilise préférentiellement la stratégie de cheville. La rigidification des segments corporels les uns par rapport aux autres est également plus fréquente. La rigidification de la tête sur le tronc a pour effet de réduire les oscillations de la tête et ainsi de minimiser les instabilités qui peuvent résulter des mouvements de la tête. Des stratégies visant à réduire les mouvements de la tête sur le tronc ont été décrites chez des patients atteints de pathologie vestibulaire (Young et coll., 2012) et dans la maladie de Parkinson (Mesure et coll., 1999). Une augmentation de l’activation des muscles antagonistes a également été mise en évidence lors de la marche chez les adultes âgés. D’un point de vue fonctionnel, la coactivation accrue n’empêche pas la locomotion, mais elle est un changement nécessaire lié au vieillissement normal (Hortobagyi et coll., 2009). L’ensemble de ces observations ont des implications importantes quant à la mise en œuvre d’exercices de rééducation pour récupérer et compenser des troubles de l’équilibre.

Sur la base des mécanismes physiologiques et biomécaniques décrits ci-dessus, différents types d’intervention sont donc possibles afin de compenser (corriger) les instabilités posturales. La plupart concernent l’exercice physique, d’autres l’utilisation de dispositifs particuliers (tableau 7.II).

Le travail de l’équilibre est préconisé dans le cas d’altérations sensori-motrices. Le travail de l’équilibre fait partie des programmes de rééducation dits « vestibulaires ». Il répond à trois objectifs : accroître l’activation des capteurs vestibulaires, activer les mécanismes d’intégration dans le système nerveux central en stimulant différentes entrées sensorielles, et entraîner les systèmes effecteurs neuromusculaires à répondre à une variété de positions et de mouvements (Ledin et coll., 1991 ; Kannus, 2005). Dans ce cadre, l’introduction de perturbations imprévisibles, qui n’autorisent pas l’anticipation par les commandes centrales, s’est révélée particulièrement efficace (Shapiro et Melzer, 2010). Les études rapportées plus haut ont montré que ce type d’entraînement particulièrement développé au Canada et aux États-Unis, réduit le risque de chute de 15 à 50 %. Néanmoins, des études supplémentaires sont nécessaires sur la façon dont les déficiences sensorielles peuvent être surmontées en vue de promouvoir la stabilité posturale.

Les exercices musculaires de résistance et d’endurance augmentent la masse musculaire et améliorent les capacités fonctionnelles des muscles chez le sujet âgé (Snijders et coll., 2009). Ils contribuent à une bonne performance de l’équilibre (pour revue : Orr, 2010). Il convient de noter que si la pratique régulière d’une activité physique intense peut permettre de conserver la masse musculaire grâce à une hypertrophie des fibres, elle est incapable de renverser la perte du nombre de fibres résultant de processus neuropathiques (Proske et Gandevia, 2012). S’il semble clair que l’exercice est efficace pour réduire la perte de masse musculaire, il augmenterait les dommages mécaniques et le stress oxydatif. Il est donc opportun de sélectionner un protocole d’exercices progressifs. De nombreuses questions demeurent quant à la relation entre le vieillissement, l’exercice et les mécanismes impliqués (Fulle et coll., 2004).

L’analyse comparée de l’entraînement de l’équilibre et de la force indique une plus grande efficacité de l’entraînement de l’équilibre (Tinetti et coll., 1994). Cependant, Gillespie et coll. (2009), dans une revue systématique de la littérature, indiquent qu’une combinaison d’entraînement de l’équilibre et de la force a l’effet le plus important sur le risque de chute et le taux de chutes, suivie d’un entraînement combiné de la flexibilité et de l’endurance (Karinkanta et coll., 2010). Il est important de noter que les programmes d’entraînement personnalisés se révèlent les plus efficaces (Gillespie et coll., 2003 ; Neyens et coll., 2011).

Les exercices de transfert de poids dans les directions antéro-postérieures ou médio-latérales améliorent la stabilité posturale et la contribution des chevilles au contrôle de la posture statique et dynamique en augmentant le pivot autour de la cheville, ce qui est considéré comme la stratégie la plus sûre pour compenser les perturbations de faible amplitude chez le sujet âgé (Gouglidis et coll., 2011).

D’une manière générale, la pratique d’une activité physique régulière est une mesure efficace pour prévenir les chutes. Elle fait obstacle ou au moins retarde la sarcopénie qui se caractérise par un déclin de la masse musculaire et la perte des capacités fonctionnelles. De plus, l’exercice physique améliore l’efficacité des capillaires sanguins, augmente l’activité métabolique et l’oxygénation du cerveau. Ainsi, un exercice régulier et un style de vie actif pour lutter contre la sédentarité sont associés à une réduction des risques de chute et à un effet protecteur relatif aux atteintes cognitives (Kaliman et coll., 2011). Les exercices qui augmentent l’aptitude aérobie de sujets sédentaires (par exemple marcher, nager ou faire du vélo) ont également montré une amélioration des performances dans le domaine cognitif, en particulier pour des tâches qui impliquent les processus de contrôle exécutifs (Schaefer et Schumacher, 2011). Les effets sur la cognition sont majorés lorsqu’ils sont combinés à l’entraînement de la force et de la flexibilité (Colcombe et Kramer, 2003).

Outre les exercices décrits précédemment, d’autres méthodes plus récentes peuvent s’inscrire dans les stratégies de réduction des risques. Parmi ces méthodes, le tai chi, qui est un travail basé sur les arts martiaux chinois, semble présenter un effet bénéfique sur l’équilibre et le contrôle postural semblable à celui de l’entraînement traditionnel de l’équilibre décrit plus haut (Hain et coll., 1999 ; Wu, 2002). Cependant, il semble que de longues périodes d’entraînement soient nécessaires pour parvenir à ce résultat.

D’autres méthodes, comme le renforcement proprioceptif, améliorent la stabilité posturale chez le sujet âgé. Chez les personnes âgées présentant une altération proprioceptive, les oscillations posturales sont considérablement accrues. Une solution consiste à renforcer les informations proprioceptives. Les dispositifs haptiques comme les ceintures de vibration semblent être en mesure d’avertir un individu lorsque les oscillations se sont trop éloignées du centre de support. En substance, leur effet consiste à répliquer les informations qui auraient été fournies par les informations sensorielles en provenance des pieds, des chevilles et des genoux. Étant donné l’importance des informations proprioceptives chez les sujets âgés, telle que nous l’avons vue dans les sections précédentes, ces méthodes sont prometteuses dans le domaine de la prévention des chutes (Haggerty et coll., 2012). La stimulation plantaire réalisée grâce à des vibrations mécaniques améliore également l’équilibre chez le sujet âgé. Cette stimulation a pour effet d’améliorer le codage de la pression du pied par les récepteurs cutanés plantaires, qui deviennent sensibles à des stimuli qui étaient auparavant sous le seuil de détection (Priplata et coll., 2003).

À ces renforcements sensoriels vibro-tactiles, s’ajoutent des biofeedbacks auditifs ou visuels qui fournissent une aide à la stabilisation du corps dans l’espace par une augmentation du retour sensoriel auditif ou visuel qui permettent un codage des oscillations posturales respectivement par la hauteur et le volume du son ou par la vision en temps réel des oscillations du centre de pression. Ces dispositifs sont basés sur les interactions sensorielles. Selon le fonctionnement naturel des sens qui contribuent au contrôle de l’équilibre (vestibulaire, somesthésique et visuel), les biofeedbacks peuvent jouer un rôle de substitution des informations sensorielles déficitaires ou d’augmentation du poids d’une information donnée dans l’intégration sensorimotrice réalisée au niveau du système nerveux central (Zijlstra et coll., 2010). Enfin, l’entraînement cognitif est un type d’intervention tout à fait récent et prometteur. Dans une section antérieure, comme mentionné chez le sujet âgé, l’attention et les fonctions exécutives sont essentielles au contrôle postural et peuvent expliquer en partie des instabilités observées dans certaines pathologies liées à l’âge. L’entraînement cognitif s’inscrit dans la lignée de ces études et repose sur l’hypothèse qu’un entraînement spécifique des ressources attentionnelles et de certaines fonctions exécutives peut améliorer les capacités de partage attentionnel en situation de double-tâche posturale et cognitive. À ce jour, les études réalisées ont montré que l’entraînement cognitif améliore les performances motrices en situation d’équilibration dynamique (Li et coll., 2010 ; Borel et coll., 2012) ou lors de la marche (Verghese et coll., 2010 ; Montero-Odasso et coll., 2012). Des études complémentaires sont nécessaires afin de préciser les modes d’action et les limites de ce type d’entraînement.

En conclusion, l’équilibre repose sur des fonctions sensorielles et motrices qui s’altèrent au cours du vieillissement. Cependant, les réponses posturales chez des personnes âgées robustes sont très proches de celles de sujets plus jeunes. En revanche, des instabilités, des difficultés dans le maintien de l’équilibre et des perturbations de la marche sont décrites chez les personnes prédisposées à la chute, et aggravées par les pathologies liées au vieillissement (pathologies sensorielles, maladie de Parkinson, pathologies neurologiques). Certains changements posturaux ne peuvent être mis en évidence que dans des conditions où le maintien de l’équilibre est plus difficile : lorsque toutes les modalités sensorielles qui participent normalement au contrôle de la posture ne sont pas disponibles, ou dans des conditions de double-tâche cognitive et posturale qui nécessitent un partage des ressources attentionnelles normalement dévolues au contrôle de la posture. Ce type de tâche est particulièrement intéressant dans une perspective de diagnostic des troubles posturo-locomoteurs et d’augmentation de la sensibilité de la prédiction de la chute.

De nombreux paramètres ont été décrits comme étant caractéristiques du déclin lié à l’âge ou comme facteurs contribuant aux chutes. Ils concernent l’attitude posturale, l’activité musculaire, les paramètres de marche (en particulier la réduction de la vitesse de marche), l’augmentation de la variabilité du pas, ainsi que l’augmentation de la durée de la phase préparatoire au mouvement. Les personnes âgées semblent donc adopter une démarche plus prudente et moins coûteuse d’un point de vue énergétique qui constituerait une adaptation aux changements de capacités physiques. Il semblerait qu’au-delà de certaines limites, qui restent à définir, ces comportements posturaux deviennent des facteurs de risque de chute.

Par ailleurs, les performances posturales et les stratégies d’équilibration ne dépendent pas seulement de la difficulté réelle de la tâche mais aussi de la difficulté perçue par le sujet. Ainsi, la peur de tomber diminue la stabilité. Dans ce cadre, il serait intéressant de réaliser des essais avec évaluation. Ces données pourraient présenter des implications dans le domaine de la rééducation. Des traitements rééducatifs d’ensemble devraient cibler non seulement les aspects physiologiques de l’équilibre et de la mobilité mais également leurs déterminants psychologiques.

Dans leur ensemble, ces observations ont des implications importantes quant à la mise en œuvre d’exercices de rééducation adaptés pour pallier aux troubles de l’équilibre ou dans le cadre de stratégies de prévention des chutes. Une approche plus écologique et plus globale de la prévention des chutes et de la rééducation des troubles de l’équilibre du sujet âgé devrait s’appuyer sur ces différents aspects sensoriels, biomécaniques et/ou cognitifs et tenir compte du contexte et des stratégies individuelles.

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