Corticospinal excitability, mental rotation task, motor performance and disability in subjects with musculoskeletal disorders of the wrist and hand

L'objectif de cette thèse était de démontrer la présence de modifications des processus sensorimoteurs du système nerveux central (excitabilité corticospinale et schéma corporel tels que mesurés avec la Tâche de Reconnaissance de la Latéralité des Images droite gauche (TRLI)) chez des participants ayant des désordres musculosquelettiques au poignet et à la main. Un deuxième objectif était de déterminer la relation entre les changements de ces processus sensorimoteurs corticaux et des mesures sensorielles, de la fonction motrice, d'incapacité autodéclarée, de la douleur et des facteurs psychosociaux liés à la douleur. Une étude observationnelle transversale a d'abord été menée pour mesurer l'excitabilité corticospinale des muscles de la main en utilisant la stimulation magnétique transcrânienne et la TRLI chez des participants en santé et des participants présentant des douleurs chroniques au poignet et à la main. L’excitabilité corticospinale du muscle court abducteur du pouce de la main affectée était augmentée chez les participants présentant une douleur chronique et ces changements étaient significativement corrélés avec l'intensité de la douleur, l'incapacité autodéclarée, et négativement corrélés avec l'excitabilité motoneuronale. Des différences de performances sur le TRLI, à la fois pour la précision et le temps de réaction, ont également été trouvées entre les participants du groupe contrôle et les participants avec douleur. Dans une deuxième étude transversale, le TRLI, des mesures de motricité, sensibilité et des fonctions cognitives ont été administrées à soixante et un participants présentant des désordres musculosquelettiques du poignet ou de la main droite. Les modèles de régression linéaire multiple ont révélé que la prise de médicaments pour contrer la douleur, la participation à des activités (sociales, professionnelles, domestiques et récréatives), la discrimination tactile de deux points et le niveau de performance motrice expliquent les performances au TRLI. Les participants ayant pris des médicaments pour la douleur la journée de l’évaluation avaient une performance diminuée sur la précision et le temps de réaction sur le TRLI pour la main droite (affectée). Ces participants présentaient aussi une sévérité de douleur et d'incapacité plus élevée et une diminution de fonctions cognitives et motrices plus élevée que le reste des participants avec douleur qui ont été évalués. Dans l’ensemble, ces résultats suggèrent que les participants présentant des désordres musculosquelettiques hétérogènes du poignet ou de la main montrent des changements des processus sensorimoteurs corticaux. Alors que l'excitabilité corticospinale semble être liée à l'intensité de la douleur et à l’incapacité autodéclarée, le TRLI peut être associé à une confluence de facteurs (sensoriels, moteurs, cognitifs-affectifs et comportementaux). Ces résultats suggèrent aussi que les changements sensorimoteurs corticaux ne sont pas simplement le résultat du désordre musculosquelettique, mais impliquent plutôt une interaction complexe entre la douleur, les processus sensorimoteurs et cognitivo-affectifs, et peut-être aussi des réponses comportementales à l’atteinte musculosquelettique. Les résultats fournissent également des informations précieuses à propos des personnes qui pourraient bénéficier d'interventions orientées vers le rétablissement des processus centraux en plus des traitements de réadaptation axés sur les structures périphériques. The objective of the thesis was to investigate for the presence of changes in cortical sensorimotor processes (corticospinal excitability and the body schema measured with the Left Right Judgment Task (LRJT) performance), in participants with Musculoskeletal Disorders (MSD) of the wrist/hand. A second objective was to determine the relationship between these cortical sensorimotor processes and measures of sensory and hand motor function, disability, pain and pain related psychosocial factors. First, an observational cross-sectional study was conducted to explore corticospinal excitability of muscles in the hand and cortical sensorimotor processes, utilizing transcranial magnetic stimulation and the LRJT in healthy, pain-free participants and participants with chronic wrist/hand pain. Increased corticospinal excitability for the abductor pollicis brevis of the affected hand in participants with chronic MSD of the wrist/hand was found and these changes were significantly correlated with pain intensity, disability, and negatively correlated with spinal motoneuronal excitability. Differences in LRJT performance were also found between healthy control participants and participants with pain for both LRJT accuracy and reaction time.  In a second cross-sectional study, LRJT performance, motor, sensory and cognitive assessments were performed on sixty-one participants with MSD of the right dominant wrist/hand. The multiple linear regression model revealed that taking pain medication, participating in (social, work, household and leisure) activities, two-point discrimination, and motor performance explained performance on the LRJT of the right (affected) hand. Those participants that took pain medication on the day of the evaluation performed more poorly on both LRJT accuracy and reaction time of the right (affected) hand. These participants had higher pain severity and disability scores and decreased cognitive and motor function.  Collectively, these results suggest that participants with heterogeneous MSD of the wrist/hand display altered cortical sensorimotor processes. Whereas corticospinal excitability appears to be related to pain intensity and disability, the LRJT may be associated with a confluence of factors (sensory, motor, cognitive-affective, and behaviours). These findings suggest that cortical sensorimotor changes do not simply appear to be the result of the condition but involve a complex interaction between pain, sensorimotor and cognitive-affective processes, and possibly behavioural responses to the condition. The findings also provide valuable insight as to those persons who may benefit from cognitively directed interventions in addition to peripherally driven rehabilitative treatments.

Keyphrases: Désordres musculosquelettiques, Douleur, Neuroplasticité, Excitabilité corticospinale, Stimulation magnétique transcrânienne, Imagerie motrice, Performance motrice, Incapacité, Schéma corporel, Tâche de rotation mentale, Musculoskeletal disorders, Pain, Neuroplasticity, Corticospinal excitability, Transcranial magnetic stimulation, Motor imagery, Motor performance, Disability, Body schema, Sensorimotor integration, Mental rotation task, Implicit motor imagery