Les principaux résultats de la présente enquête ont montré que la main affectée des enfants présentant des réductions unilatérales des membres supérieurs avait un indice de coactivation significativement plus élevé pour la flexion et l’extension du poignet au départ. De plus, l’utilisation d’une prothèse de main imprimée en 3D entraînée par le poignet (par flexion) a réduit l’indice de coactivation pendant la flexion du poignet de 70% par rapport à une réduction de 30% pour la main non affectée. Bien qu’aucune interaction significative n’ait été trouvée dans l’enquête en cours, une réduction de 70% de l’indice de coactivation après l’utilisation d’une prothèse de main imprimée en 3D (tableau 3 et Fig. 2b) peut être cliniquement pertinent. Des études antérieures ont examiné la coactivation lors d’actions musculaires isométriques dans des populations cliniques d’enfants et d’adolescents atteints de paralysie cérébrale ainsi que d’adultes atteints d’un large éventail de pathologies neurologiques. En général, ces études ont trouvé une plus grande coactivation de l’antagoniste par rapport à l’agoniste lors des contractions musculaires isométriques submaximales et maximales. Pour les personnes amputées d’un membre acquis, les études sur la coactivation musculaire ont été explorées comme option pour le contrôle myoélectrique des prothèses des membres supérieurs ou pour examiner l’état des schémas de coactivation de la musculature résiduelle des membres des amputés trans-tibiaux. Seyedali et coll., a rapporté que l’indice de coactivation du membre résiduel des amputés du membre inférieur était significativement plus élevé que le membre intact et un groupe témoin pendant la démarche. Cependant, les enfants avec une réduction congénitale (n = 3) et acquise (n = 2) du membre trans-tibial ont produit une coactivation significativement plus faible pendant la démarche par rapport à un groupe témoin suggérant une mauvaise stabilité du genou.
On sait peu de choses sur les schémas de coactivation dans la musculature résiduelle des membres supérieurs des enfants atteints de réductions congénitales des membres supérieurs. Il a été rapporté que la coactivation dans les membres supérieurs est une stratégie de contrôle moteur efficace qui est principalement observée lorsqu’un individu a besoin d’une stabilité articulaire accrue ou d’une précision de mouvement améliorée tout en apprenant une nouvelle tâche motrice. Cependant, en raison de l’inefficacité inhérente et de l’augmentation du coût métabolique, la coactivation excessive observée dans les populations cliniques peut également altérer les performances motrices. Les résultats de la présente enquête indiquent non seulement que le côté affecté des enfants atteints de réductions congénitales des membres supérieurs présentait un indice de coactivation significativement plus élevé pendant la flexion et l’extension du poignet (tableau 2), mais également que l’indice de coactivation était réduit de 70% lors de l’utilisation d’une prothèse de main imprimée en 3D entraînée par le poignet (IC avant = 33,86 ± 22,78% versus IC après = 10,3 ± 3,9%). L’indice de coactivation plus élevé trouvé dans la main affectée d’enfants présentant une réduction congénitale des membres supérieurs correspond aux études antérieures effectuées chez des enfants atteints de paralysie cérébrale et des patients adultes victimes d’AVC. Steenbergen et coll., a examiné la fonction des membres supérieurs du côté le moins affecté chez les jeunes adolescents atteints d’hémiparésie congénitale et a constaté que ces participants présentaient de faibles corrélations positives entre l’activité des agonistes (triceps) et l’amplitude du coude, suggérant qu’une innervation déficiente d’un agoniste plutôt que d’un antagoniste était responsable de la diminution de l’atteinte du coude. Hammond et coll., a examiné la coactivation dans l’avant-bras hémiparétique des patients victimes d’AVC et des sujets témoins appariés âge-sexe pendant la flexion et l’extension isométriques volontaires maximales du poignet. Les auteurs ont constaté que l’indice de coactivation était significativement plus élevé chez les patients victimes d’AVC que chez les témoins. Il a été conclu que le recrutement d’agonistes et l’inhibition des antagonistes sont altérés dans le bras hémiparétique. La principale différence entre les patients atteints de paralysie cérébrale ou d’AVC et la population de la présente étude est le système nerveux central compromis. Les enfants atteints de réductions congénitales des membres supérieurs ne présentent aucun dysfonctionnement apparent du système nerveux central. Il existe cependant des preuves montrant des dysfonctionnements neurologiques mineurs chez les enfants présentant une déficience congénitale sous le coude. Une étude longitudinale de quatre enfants présentant une réduction des membres supérieurs a révélé que trois enfants présentaient un dysfonctionnement neurologique mineur et que deux enfants présentaient une forme complexe associée à un trouble de la coordination du développement. Ces résultats sont partiellement étayés par une autre étude qui a révélé qu’après un suivi de 24 ans, les personnes souffrant de réductions unilatérales des membres supérieurs signalent des difficultés à effectuer des tâches motrices unilatérales et bimanuelles entraînant une performance moindre dans les activités sportives et musicales indiquant un retard moteur mineur. Les changements dans la coactivation peuvent fournir des informations relatives aux stratégies de contrôle moteur du système nerveux central et périphérique, qui peuvent être utilisées pour améliorer les résultats de la rééducation prothétique. Des études réalisées chez des participants valides ont montré que le cerveau et le cortex cérébelleux utilisent des « modèles internes » du corps pour contrôler le mouvement des bras. Dans le contexte de la fonction des membres supérieurs, les modèles internes sont des représentations neuronales de la façon dont la main et le bras répondraient à une commande neuronale. Il est possible que la réduction de la coactivation lors de la flexion plutôt que de l’extension après l’utilisation d’une prothèse de transition imprimée en 3D pilotée par le poignet soit le reflet du développement d’un nouveau « modèle interne » pour contrôler ce dispositif.
Des études récentes ont rapporté que la réorganisation corticale est continuellement modifiée chez les adultes en bonne santé en réponse à l’activité, au comportement et à l’acquisition de compétences. De même, la réorganisation corticale se produit également après une lésion du système nerveux central (accident vasculaire cérébral) et une lésion périphérique (amputations). Pour les réductions congénitales, cependant, des études antérieures ont suggéré que les enfants présentant des réductions congénitales unilatérales des membres supérieurs peuvent ne pas représenter la partie manquante du membre dans le cortex cérébral et que les représentations de mouvement précâblées d’un membre ont besoin que l’expérience du mouvement soit exprimée dans le cortex moteur primaire. Par conséquent, l’enfant peut avoir un nombre limité de « répertoire moteur » pour le membre supérieur affecté, limitant la fonction motrice. Ainsi, il est concevable que l’indice de coactivation plus élevé trouvé dans la main affectée par rapport à la main non affectée d’enfants présentant des réductions congénitales des membres supérieurs puisse résulter d’un nombre limité de « répertoire moteur » limitant la mobilité du poignet et favorisant l’utilisation de la main affectée uniquement pour la stabilisation de l’objet pendant les activités bimanuelles.
L’indice de coactivation diminué pendant la flexion constaté dans la main affectée après 6 mois d’utilisation d’une prothèse de main imprimée en 3D entraînée par le poignet est en accord avec les études précédentes qui ont montré que la coactivation dans les membres supérieurs diminue au cours de l’apprentissage d’une nouvelle tâche motrice. Il a été proposé que la coactivation puisse être une stratégie utilisée par le système nerveux central au début de l’apprentissage d’une nouvelle tâche pour améliorer le contrôle en compensant le manque de commandes motrices. Suivant cette logique, il est possible qu’après 6 mois d’utilisation de la prothèse partielle de main imprimée en 3D au poignet, la coactivation ait été réduite au fur et à mesure de l’apprentissage et que la représentation neuronale de cette tâche ait été formée pour améliorer le contrôle. La réduction de la coactivation après une période d’utilisation du dispositif s’est reflétée lors de la flexion isométrique volontaire maximale du poignet de la main affectée (Tableau 2 et Fig. 2b). Cette coactivation réduite peut être cliniquement pertinente car elle fournit une évaluation potentielle pour examiner l’état des schémas de coactivation de la musculature résiduelle des membres chez les enfants présentant une réduction congénitale des membres supérieurs avec des applications possibles au contrôle myoélectrique des prothèses des membres supérieurs.
Les mécanismes périphériques responsables de la réduction de la coactivation chez nos sujets de recherche après l’utilisation d’une prothèse partielle de main imprimée en 3D pilotée par le poignet peuvent s’expliquer par la flexion répétée du poignet résiduel de la main affectée des enfants participant à la présente enquête. Plus précisément, la prothèse partielle de main imprimée en 3D entraînée par le poignet peut avoir augmenté le stimulus du ligament interosseux scapholuné hautement innervé du poignet, produisant une désensibilisation. Le ligament interosseux scapholuné était intact dans le membre affecté de nos sujets de recherche, démontré par la présence d’une mobilité du poignet et d’une amplitude fonctionnelle des mouvements (20 ° à 30 °). Comme le montrent Hagert et al., 2009 la coactivation des fléchisseurs et des extenseurs du poignet s’est produite après stimulation du ligament interosseux scapholuné. En outre, il a été montré que la coactivation après un régime de rééducation comprenant des exercices de poignet excentriques, concentriques ou isométriques améliore la capacité du patient à activer plus efficacement des fléchisseurs ou des extenseurs contrôlant le motif de coactivation pour produire un mouvement équilibré du poignet. Ainsi, on peut supposer que la simple action de flexion répétée du poignet pour fermer le doigt de la prothèse de main imprimée en 3D entraînée par le poignet peut avoir produit une désensibilisation du ligament interosseux scapholuné contribuant à la réduction de l’indice de coactivation observée après l’utilisation prolongée de ce dispositif. Plus de preuves sont nécessaires pour évaluer les contributions du ligament interosseux scapholuné et des exercices de rééducation aux changements de coactivation des muscles du poignet des enfants présentant des déficiences congénitales de réduction partielle de la main.
Les limites potentielles de la présente enquête sont liées à l’absence d’un groupe témoin correspondant à l’âge, à un petit nombre d’enfants participant à l’étude et à leur large éventail d’âges (6 à 16 ans). Tous ces facteurs peuvent avoir contribué à notre absence d’interactions significatives. L’étude actuelle n’incluait pas de groupe témoin adapté à l’âge pour évaluer le développement typique de l’activation et de la force musculaires chez des enfants adaptés à l’âge au cours de la période de l’étude. Cependant, le bras controlatéral a été utilisé comme contrôle, comme suggéré et décrit dans des enquêtes précédentes. La taille de l’échantillon de neuf enfants (2 filles et 7 garçons) a rendu difficile le regroupement des participants à la recherche selon l’âge et le sexe. Par exemple, la différence d’âge indiquée dans le tableau 1, la variabilité de la force entre les sujets qui en résulte indiquée dans le tableau 2 et la petite taille de l’échantillon (n = 5) d’enfants qui ont effectué une visite après avoir utilisé la prothèse de main imprimée en 3D au poignet pendant une période de 6 mois peuvent avoir contribué aux changements non significatifs de la force constatés dans la présente étude (tableau 2). La réduction de la coactivation des fléchisseurs de l’avant-bras sans changement de force après l’utilisation d’une prothèse de main imprimée en 3D est cohérente avec les résultats chez les enfants en développement ne montrant aucune corrélation entre la force musculaire isométrique et la coactivation des ischio-jambiers pendant les actions musculaires isométriques maximales des extenseurs du genou. L’absence de corrélation entre la force musculaire et la coactivation des muscles des membres inférieurs des sujets pédiatriques illustre la complexité des stratégies de contrôle moteur du système neuromusculaire en développement. En outre, le tampon applicateur du dynamomètre de test musculaire dans la présente enquête a été positionné à l’extrémité distale de la main affectée et à un emplacement comparable à la base de la paume de la main non affectée. Par conséquent, il est possible que des erreurs de positionnement du tampon applicateur lors du test de résistance de la main non affectée aient pu modifier le bras de moment de l’articulation du poignet affectant le développement du couple et diminuant artificiellement les valeurs de résistance rapportées pour la main non affectée des sujets 1 et 7 dans le tableau 2.
Des études futures devraient examiner l’influence de l’utilisation de prothèses des membres supérieurs dans les schémas d’activation cérébrale du cortex moteur et les changements de plasticité neuronale chez les enfants souffrant de perte congénitale et acquise de membres. En outre, un examen électromyographique complet des muscles contrôlant la prothèse du membre supérieur fournira des informations critiques sur l’état des schémas de coactivation de la structure musculaire restante des enfants présentant des réductions congénitales du membre supérieur. Enfin, l’établissement d’une dose-réponse d’utilisation quotidienne de prothèses et d’améliorations neuromusculaires fournira des informations cruciales aux cliniciens et aux patients pour atteindre des résultats cliniques spécifiques améliorant les programmes de réadaptation prothétique actuels.