# La proprioception, un 6e sens déterminant pour les actions quotidiennes et la pratique clinique

Eiglier Maëlys, Mc Nierat, Jean-Charles Lamy, F R Sarlegna

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Eiglier Maëlys, Mc Nierat, Jean-Charles Lamy, F R Sarlegna. La proprioception, un 6e sens déterminant pour les actions quotidiennes et la pratique clinique. Kinésithérapie Scientifique, 2022, 639, pp.5-13. hal-05478391

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# La proprioception, un 6e sens déterminant pour les actions quotidiennes et la pratique clinique

Maëlys EIGLIER¹,²,³, Marie-Cécile NIERAT⁴, Jean-Charles LAMY⁵, Fabrice SARLEGNA²

¹ Cabinet 9rose, Marseille, France

² Aix Marseille Univ, CNRS, ISM, Marseille, France

³ Sorbonne Université, Paris, France

⁴ Sorbonne Université, INSERM, UMR_S1158, Neurophysiologie Respiratoire Expérimentale et clinique, Paris, France

⁵ Sorbonne Université, Institut du Cerveau – ICM, INSERM, CNRS, Paris, France

**Mots clés** : Contrôle sensorimoteur - Posture - Mouvement

**Résumé.** La proprioception est un sens méconnu du grand public qui représente pourtant une partie non négligeable du quotidien des kinésithérapeutes. Mais la proprioception est- elle bien définie dans nos esprits ? Dans un premier temps, cet article a pour objectif de proposer une définition de la proprioception en accord avec les recherches actuelles en neurosciences. Ensuite, l'exemple de patients présentant d'importants déficits proprioceptifs est présenté afin de mettre en avant le rôle clé de la proprioception dans le contrôle de la posture et du mouvement. Enfin, nous proposons quelques tests d'évaluation spécifiques et réalisables en cabinet qui pourraient être utilisés pour optimiser les exercices de rééducation lorsque l'objectif est spécifiquement d'améliorer la proprioception.
**Abstract.** Proprioception is poorly known to the general public, although it represents a substantial part of physiotherapists' daily activity. But is proprioception well defined in our minds? In this article, our first aim is to propose a definition of proprioception in accordance with current research in the field of neurosciences. Then, we present cases of patients with massive proprioceptive impairments to highlight the key role of proprioception in the control of posture and movement. Lastly, we propose some tests that can be easily performed during everyday clinical practice and that may contribute to the optimization of exercises designed to improve proprioception.
# I - Introduction

Selon une croyance populaire datant d'Aristote (384-322 av. J-C), l'être humain dispose de cinq sens. Les sens sont déterminants pour les capacités d'action et d'adaptation qui nous ont permis d'évoluer avec un corps et un environnement pouvant changer à chaque instant. Si Démocrite (460-370 av. J-C) déclarait que « rien n'existe dans notre intelligence qui n'ait été dans nos sens », c'est parce que la vue, l'ouïe, l'odorat, le toucher et le goût nous permettent d'évaluer constamment notre environnement et d'y adapter notre comportement. Chaque kinésithérapeute connaît également la proprioception, parfois dénommée « sixième sens », qui émane de notre propre corps. Prenons une situation vécue de tous : se réveiller dans une pièce sans lumière. En dépit de l'impossibilité de voir nos segments corporels, nous connaissons la position de nos mains, la configuration de nos bras et de nos jambes sans même y songer. **La proprioception est le sens qui nous permet de percevoir la position et le mouvement de nos membres sur la base de signaux exclusivement issus des muscles, des tendons, des articulations et de la peau.**

Bien souvent, une personne découvre le terme 'proprioception' lorsqu'elle rencontre un kinésithérapeute. Dans cet article, nous commencerons par une présentation du sens de la proprioception pour donner une définition qui sera quelque peu en rupture avec l'utilisation du terme chez certains collègues. Dans un second temps, nous discuterons du rôle fonctionnel de la proprioception en soulignant son importance dans le contrôle de la posture et des mouvements. Nous montrerons notamment comment la proprioception peut être étudiée en travaillant avec des patients atteints de neuropathie sensitive, une pathologie responsable de la perte de sensations proprioceptives. Enfin, nous évoquerons comment la proprioception peut être évaluée en laboratoire ainsi qu'au cabinet.

## 1. Le sens de la proprioception

Le terme 'proprioception' a été proposé en 1906 par Sir Charles Sherrington, prix Nobel de physiologie et médecine en 1932. Composé des deux mots latins "proprius" (propre), et "recipere" (recevoir), la proprioception peut être définie comme le sens nous permettant de déterminer, de façon consciente ou non, la position et le mouvement de nos segments corporels (Sacks 1985 ; Cole & Paillard 1995 ; Roll 2003 ; Jayasinghe et coll. 2021). Alors que
le système visuel contribue à ce type de perception, la vue est considérée comme un sens à part. Par ailleurs, bien que le système vestibulaire contribue à la perception du corps, notamment de l'orientation de la tête, il ne permet pas de déterminer la position des membres. La spécificité du sens de la **proprioception** est qu'il nous permet de percevoir, **mais aussi de contrôler notre posture et nos mouvements** sur la base de messages issus de propriocepteurs. Ces récepteurs distribués sur l'ensemble du corps détectent des changements de position et de mouvement : comme illustré sur la Figure 1, il s'agit des fuseaux neuromusculaires, des organes tendineux de Golgi, des récepteurs articulaires et des mécanorécepteurs de la peau (Roll 2003 ; Lamy 2006 ; Julia et coll. 2012 ; Bruyneel 2013). Ces changements détectés par les récepteurs vont être transmis, via des fibres myélinisées de grand diamètre (fibres afférentes primaires), par les voies ascendantes des colonnes dorsales / lemnisque médian jusqu'aux centres supérieurs incluant le thalamus puis les cortex somatosensoriels primaire et secondaire (Lephart & Fu 2000). Les signaux proprioceptifs seront utilisés par un ensemble de structures sous-corticales (notamment le cervelet) ainsi que corticales (notamment le cortex pariétal postérieur et le cortex moteur primaire) pour contrôler le tonus musculaire, l'équilibre et la motricité dans son ensemble.

<figure><img src="image_2.png" /><figcaption>**Figure 1** : Bases neurophysiologiques de la proprioception. Les différents récepteurs sensibles à la position et au mouvement des segments corporels transmettent leurs signaux via les fibres afférentes de grand diamètre au système nerveux central et en particulier la moelle épinière et le cortex somatosensoriel.</figcaption></figure>
## 2 - Le rôle fonctionnel de la proprioception dans le contrôle moteur

La fonction première des signaux proprioceptifs est de nous permettre de déterminer l'état et la position de nos segments corporels à chaque instant. La proprioception nous permet ainsi de percevoir, de planifier, et de corriger nos postures et mouvements (Sarlegna 2007, 2020 ; Danion & Marin 2016). Selon les théories du codage vectoriel (Desmurget et coll. 1998) et du contrôle optimal de rétroaction (Scott 2012), toute commande motrice résulte d'une intention, définie dans le cadre d'un contexte environnemental et d'un objectif, et de la détermination de la configuration du corps, sur la base de multiples signaux sensoriels (dont les signaux proprioceptifs). Sur la base de l'intégration de ces facteurs, la tâche est sélectionnée et le mouvement programmé. Durant l'exécution du mouvement, le cerveau estime de façon continue, sur la base de retours sensoriels, si la réalisation est correcte par rapport à ce qui est attendu (copie d'efférence) : toute erreur détectée conduit à l'ajustement des commandes motrices. Une des particularités des signaux proprioceptifs est la rapidité avec laquelle ils peuvent être traités pour corriger les signaux efférents et donc la posture et le mouvement.

La figure 2 illustre les étapes principales du contrôle moteur lorsqu'une personne souhaite se désaltérer. Pour cela, des commandes motrices vont être générées par un contrôleur : celui-ci va sélectionner les activations musculaires en prenant en compte la tâche sélectionnée et les conditions actuelles de l'appareil musculo-squelettique. Celles-ci peuvent être déterminées à partir des informations proprioceptives et visuelles notamment (Desmurget et coll. 1998 ; Sarlegna & Sainburg 2009). Une fois que la personne sélectionne la tâche "saisir un verre", le plan moteur est généré de façon à optimiser les chances de réaliser le geste rapidement et précisément. Le contrôle optimal de rétroaction visera également à minimiser le coût énergétique du geste. Dans l'ensemble, la théorie du contrôle optimal ainsi que de nombreux travaux sur le contrôle moteur soulignent l'**importance des retours proprioceptifs pour le contrôle moteur humain.**
<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>**Figure 2** : Schématisation du modèle de contrôle optimal de rétroaction selon Scott (2012).</figcaption></figure>

## II - Comment révéler la fonctionnalité du sens proprioceptif ?

Afin de mieux appréhender la contribution de la proprioception au contrôle du mouvement, trois approches sont classiquement utilisées. Il est par exemple possible d'explorer, chez des sujets sains, les réponses motrices consécutives à (1) une perturbation artificielle de la proprioception, (2) une suppression transitoire de ce sens et, (3) d'étudier la motricité chez des patients neurologiques présentant un déficit proprioceptif majeur.

### 1- Perturbation des signaux proprioceptifs

Les informations proprioceptives sont impliquées dans les réflexes simples, tel le réflexe myotatique (Liddell & Sherrington 1924) mis en évidence cliniquement à l'aide d'un marteau à réflexes. Les informations proprioceptives sont également impliquées dans le contrôle volontaire de la posture et du mouvement (Roll 2003 ; Sarlegna 2007 ; Scott 2012 ; Jayasinghe et coll. 2021).

L'étude du rôle fonctionnel des afférences proprioceptives nécessite souvent de travailler en isolant ces afférences des autres afférences, notamment visuelles, pour tout volontaire se prêtant à l'expérimentation. Ainsi, chez une personne à qui l'on bande transitoirement les yeux, une vibration de haute fréquence appliquée sur le système
musculo-tendineux d'un membre induit une illusion de mouvement (Roll 2003). Cette illusion provient de la vibration du muscle et/ou du tendon, dont les micro-étirements stimulent les propriocepteurs sensibles aux variations de longueur, notamment les fuseaux neuromusculaires. Ces étirements génèrent une augmentation de la décharge des nerfs sensoriels de grand diamètre (fibres la). Cette augmentation peut entraîner l'excitation d'unités motrices et des activations musculaires. En perturbant le sens proprioceptif, la vibration peut donc influencer la motricité. A titre d'exemple, Capaday et Cooke (1981) ont montré que la vibration appliquée aux tendons du biceps ou du triceps influence l'exécution de mouvements mono-articulaires du coude vers une cible. Ainsi, lorsque les participants à l'étude ne pouvaient pas voir leur bras, la vibration myotendineuse appliquée au muscle antagoniste au mouvement réalisé résultait en un geste plus court que nécessaire pour atteindre la cible. Ceci suggère que la vibration myotendineuse peut donner l'impression qu'il y a un étirement plus important qu'il ne l'est en réalité. Bien que les effets des vibrations puissent être variables, l'ensemble des résultats obtenus avec la méthode de vibration démontrent une association claire entre les signaux proprioceptifs et les mouvements. Ainsi, la méthode de vibration est aujourd'hui couramment utilisée pour la rééducation, notamment dans les cabinets de kinésithérapie.

L'application de perturbations mécaniques lors de mouvements effectués sans retour visuel a été une autre méthode pour étudier le rôle des signaux proprioceptifs dans le contrôle moteur (Scott 2012). A l'instar du marteau à réflexes, des chercheurs ont utilisé des perturbations bien contrôlées, freinant ou déplaçant le geste de manière inattendue, pour évaluer les réponses motrices comme le réflexe d'étirement, un des mécanismes proprioceptifs les plus rapides contribuant au contrôle exécutif du geste. Le réflexe d'étirement, généré au niveau de la moelle épinière, agit en théorie dans tous les mouvements, perturbés ou non, pour atténuer les petites irrégularités détectées pendant l'exécution du mouvement. Des mécanismes d'origine corticale permettraient de corriger le geste pour des perturbations plus importantes. Ainsi, si vous initiez un mouvement de bras vers une cible mais que quelqu'un dévie votre geste, votre système nerveux va rapidement détecter que votre bras ne va plus dans la direction ciblée. Des analyses fines au niveau de la trajectoire (cinématique), force (dynamique) ou de l'activité musculaire (électromyographie) ont révélé que des ajustements peuvent être observés après un délai très court (~30 ms).
Des ajustements de nature volontaire interviennent ensuite afin de maximiser les chances d'atteindre l'objectif (Sarlegna 2007 ; Scott 2012 ; Kasuga et coll. 2022).

## 2- Suppression transitoire des signaux proprioceptifs

Afin d'explorer la contribution des signaux proprioceptifs au contrôle moteur, il est possible de supprimer temporairement ces signaux puis d'observer les éventuels déficits fonctionnels subséquents. Les techniques du bloc nerveux (i.e., anesthésie / ischémie) ont été utilisées, pour discriminer le rôle des signaux proprioceptifs et tactiles dans la dextérité manuelle. Ainsi, une anesthésie locale au niveau des doigts a révélé que la perte d'informations somatosensorielles aboutissaient à des déficits de coordination et de dextérité manuelle (Witney et coll. 2004 ; Carteron et coll. 2016). Ces déficits pourraient cependant résulter de la perte de toucher et/ou de proprioception, et Witney et coll. (2004) ont particulièrement insisté sur le rôle des signaux tactiles dans le contrôle des habiletés fines avec la main.

Une autre méthode pour supprimer une partie des signaux proprioceptifs consiste à utiliser un sphygmomanomètre (i.e., un brassard de tensiomètre) et générer une ischémie transitoire des nerfs (affectant prioritairement les fibres de gros diamètre donc la). Leukel et coll. (2009) ont montré que la mise en place de ce type d'ischémie transitoire altère les réflexes à courte latence, i.e., la perception du sens de la position et mouvement du membre en l'absence de vision. Ainsi, Glencross et Oldfield (1975) ont montré qu'un bloc nerveux au niveau du bras résultait en une perte de sensibilité au niveau des doigts. Ces auteurs ont également observé des altérations de la motricité mais, avec la technique du bloc nerveux, il est difficile de dire si ces altérations sont causées par la compression des nerfs sensitifs ou nerfs moteurs. D'autres méthodes d'investigation sont donc nécessaires pour déterminer l'influence des signaux proprioceptifs sur le contrôle moteur humain.

## 3- Patients atteints de neuropathie sensitive (patients désafférentés)

L'importance de la proprioception dans le contrôle moteur humain est bien démontrée par l'analyse du comportement de certains patients atteints de neuropathie des fibres sensitives de gros diamètre. En effet, la dégénérescence de ces afférences conduit à une perte des informations proprioceptives et tactiles chez ces patients. Cette pathologie
neurologique aussi appelée **désafférentation** affecte rarement l'ensemble du corps. Cole et Paillard (1995) ont notamment rapporté que chez ces très rares patients, aucun potentiel évoqué n'était enregistré, par EEG, en regard du cortex somatosensoriel primaire, suite à une stimulation électrique du nerf médian au niveau du poignet. L'exploration de ces patients permet donc de mieux appréhender le rôle de la proprioception dans le contrôle moteur, notamment en comparant leur comportement moteur à celui d'individus avec une proprioception normale.

<figure><img src="image_4.png" /></figure>

**Figure 3** : Illustration d'une mauvaise perception proprioceptive. Ici, privée de retour visuel, une patiente atteinte d'une sévère neuropathie sensitive (patiente GL) ne parvient pas à reproduire avec son bras gauche la configuration imposée par l'expérimentateur sur le bras droit.

Les conséquences fonctionnelles d'une neuropathie sensitive sont multiples et varient en fonction du niveau d'atteinte. Par exemple, Cole et Paillard (1995) ont décrit le cas rare d'une patiente (GL) atteinte des pieds jusqu'à la partie inférieure du visage et qui n'a jamais repris la marche pour se déplacer, préférant le fauteuil roulant. Un autre patient (IW) a également eu une atteinte presque aussi massive mais qui, disposant de sensation proprioceptive au niveau du rachis cervical et des épaules, a pu remarcher pendant des années. Ceci souligne que des stratégies compensatoires sont mises en place par ces
patients pour récupérer une certaine fonctionnalité, même si les mouvements ne peuvent pas être considérés comme normaux (Cole et Paillard 1995 ; Sarlegna 2020). Chez ces patients, chaque mouvement nécessite un long apprentissage mais aussi une attention, en particulier visuelle, à chaque instant. En effet, ce n'est qu'après des mois d'entraînement que les patients sortent de la paralysie initiale associée à la rupture soudaine de la boucle sensorimotrice et parviennent à bouger la tête, puis le tronc, les bras, et peu à peu à retrouver une certaine coordination d'ensemble afin de maintenir une posture et se mouvoir.

Même après des mois de rééducation, se tenir debout et marcher restent souvent des actions trop périlleuses compte-tenu du risque de chutes : la majorité des patients atteints d'une perte massive de proprioception est amenée à utiliser un fauteuil roulant. Saisir des objets peut être réappris, bien que la dextérité manuelle reste limitée (Figure 4). Dans le cas de GL, elle peut s'habiller seule depuis son atteinte proprioceptive majeure datant de plus de 40 ans, sans toutefois pouvoir boutonner une chemise. Pour elle, peler quelques pommes de terre peut prendre une heure. Lorsque la proprioception fait défaut, la dextérité manuelle est sévèrement altérée et la vision a un rôle indispensable (Sarlegna 2020). Ainsi GL peut écrire ou boire uniquement lorsqu'elle voit ses mains.

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**Figure 4** : Illustration du phénomène de dérive. Ici, il a été demandé à la patiente GL de maintenir un gobelet les yeux ouverts (gauche), puis les yeux fermés (droite). Lorsqu'il lui est demandé de fermer les yeux, son bras et sa main dérivent du fait de l'absence d'information sur la position de son bras pour la réguler.
Sans proprioception, réussir un mouvement et répéter cette performance est quasi-impossible en l'absence de vision. Lorsque les patients dépourvus de proprioception peuvent déterminer avec la vue la configuration initiale de leur membre au début et au cours du mouvement, certains gestes peuvent être réalisés de façon correcte. Cependant, les mouvements de patients désafférentés d'un point de vue proprioceptif sont généralement plus variables, plus disparates que chez des sujets sains.

### III- Évaluer et traiter les déficits proprioceptifs

#### 1- Évaluer le sens de la position, de la vibration et du mouvement

La prise en charge d'un patient doit être précédée de tests d'évaluation, permettant d'aboutir à une hypothèse diagnostique puis un plan de traitement. Considérer une évaluation de la proprioception afin d'en améliorer le fonctionnement est primordial, tant pour la recherche qu'en pratique clinique.

Prenons l'exemple d'un patient en rééducation pour une lésion ligamentaire, un problème typiquement sensorimoteur puisque la motricité mais aussi les sensations proprioceptives sont altérées. Il est nécessaire de disposer de tests fiables, reproductifs, et nécessitant peu de matériel. A titre d'exemple, le test de sens de position permet d'évaluer la statesthésie, le test de détection du mouvement, la kinesthésie et celui du diapason, la pallesthésie.

A titre d'exemple, il existe plusieurs tests pour évaluer le sens de la position. L'examenateur peut par exemple placer l'articulation du sujet dans une certaine position et lui demander de mémoriser celle-ci. Par la suite, l'examenateur mobilise l'articulation du sujet et demande à celui-ci quand est ce que la position de l'articulation correspond à celle qui a été mémorisée. Ce test de reproduction peut être réalisé en demandant au sujet de reproduire activement la position mémorisée ou d'indiquer celle-ci avec le membre opposé (Figure 3) et peut s'appliquer à différentes articulations comme le poignet ou la cheville (Carey et coll. 1996 ; Hirayama et coll. 1999). Un autre exemple de test proprioceptif est
illustré, pour le coude, sur la Figure 5. Un taux anormalement élevé d'erreurs sur un de ces tests peut révéler un déficit proprioceptif chez le patient.

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**Figure 5** : Exemple de méthode d'évaluation du "sens de la position" du coude. L'examenneur attribue tout d'abord un chiffre à chaque position (ici 1/ 90° de flexion, 2/ extension complète, ou 3/ 45° de flexion) est. L'examenneur place ensuite le bras relâché du patient, qui a les yeux bandés ou fermés, dans une de ces positions. Il est alors demandé au patient de dire dans quelle position (une, deux ou trois) son bras est placé. On comprend que si l'on souhaite affiner le test, il suffit de déterminer au préalable plus de positions, mais le test durera plus longtemps.

La technique de détection du mouvement implique pour l'examenneur d'effectuer un mouvement passif de flexion ou d'extension sur un sujet, qui doit signaler (en appuyant sur un bouton quand cela est effectué par des appareils ou en avertissant verbalement l'examenneur) dès l'instant où un mouvement est détecté (Bruyneel 2013 ; Han et coll. 2015). Pour ce test, le sujet doit avoir les yeux bandés ou fermés, et une variante de ce test est de demander au sujet de donner la direction du mouvement. En général, il est plus aisé de détecter un mouvement à vitesse élevée qu'à vitesse réduite, et c'est donc plutôt à faible vitesse qu'un déficit proprioceptif peut être détecté.
La pallesthésie, ou sensibilité osseuse aux vibrations, est une autre caractéristique de la proprioception qui peut être évaluée au moyen d'un diapason vibrant à 64 ou 128 Hz par exemple (Roll 2003). Il s'agit de positionner un diapason sur une surface osseuse, comme par exemple l'olécrane ou la malléole. Un déficit proprioceptif peut être envisagé si le patient éprouve des difficultés à signaler lorsque la vibration est appliquée, ou lorsque la vibration est atténuée.

Chacun de ces tests a ses limites et ses avantages. Par exemple, le test du sens de la position demande une mémoire de travail fonctionnelle. Cependant tous ces tests sont faciles à mettre en œuvre en clinique, leur coût est réduit et ils sont utilisés dans la littérature scientifique et donc bien caractérisés (Hillier et coll. 2015). Ainsi, ils permettent de détecter un déficit proprioceptif avec peu de temps et un équipement peu coûteux.

## 2- Rééducation de la proprioception par de l'activité physique

Après avoir évalué la présence d'une altération de la proprioception et son importance, comment améliorer la proprioception ? L'activité physique est une méthode de rééducation dont les bénéfices ont été démontrés (Han et coll. 2015). Docherty et coll. (1998) ont montré qu'un renforcement musculaire permettait d'améliorer la proprioception puisque suite à 6 semaines d'exercices avec 3 séances par semaine, les auteurs ont observé une amélioration significative de l'évaluation au test de sens de la position. Les auteurs ont estimé que cela était lié à une amélioration de la sensibilité des fuseaux neuromusculaires plutôt qu'à une amélioration de la sensibilité des mécanorécepteurs articulaires, qui seraient eux plutôt activés dans des amplitudes extrêmes. Un ensemble de travaux permet de conclure que la pratique d'activité physique adaptée peut améliorer la proprioception, notamment en alternant des exercices concentriques et excentriques (Han et coll. 2015 ; Hanci et coll. 2016).

Le renforcement musculaire ne devrait toutefois pas être l'unique outil rééducatif, car il ne cible pas tous les récepteurs proprioceptifs. Il nous semble préférable de travailler la proprioception sur la base d'une diversité d'exercices neuromusculaires afin de solliciter l'ensemble du système sensorimoteur. Les exercices devraient être progressifs et répondre aux attentes du patient.
## Conclusion

Déterminante pour nos actions quotidiennes et la coordination des mouvements, la proprioception peut être définie comme le sens de la position et du mouvement des segments corporels reposant principalement sur des récepteurs situés dans les muscles et les tendons. Considérant l'importance fonctionnelle de la proprioception, il semble indispensable de mettre en place des méthodes d'évaluation précises, peu coûteuses et non chronophages mais également d'optimiser les programmes de rééducation adaptés à chaque individu à l'aide de techniques de rééducation favorisant ces entrées sensorielles.
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