La Verticale Visuelle Subjective
Ch. Van Nechel, M. Toupet, I. Bodson
La VVS dans la pathologie otolithique
Les étapes de la mesure de la VVS
La référence verticale subjective
Tableaux des valeurs de normalités
La verticale visuelle subjective (VVS) d’un sujet est l’angle entre la verticale physique (axe gravitaire) et la position d’un repère linéaire visuel ajusté verticalement par lui. Cette VVS est probablement construite au départ des mêmes informations sensorielles que la verticale posturale (position de l’axe du corps lorsque le sujet estime être vertical), mais le poids de chacune de ces informations dans l’estmation de ces deux verticales est vraisemblablement différent. La VVS n’est probablement pas une étape intermédiaire de la construction de la verticale posturale. Ceci explique les discordances rencontrées entre les déviation posturales et la VVS. Dans la mesure où la VVS est envisagée ici comme une approche de l’évaluation de la fonction otolithique et non comme outil cherchant à expliquer un trouble postural, cette discordance n’interviendra plus dans notre propos.
La sensibilité des organes otolithiques à la force de pesanteur suggère que ceux-ci jouent un rôle primordiale dans l’estimation de l’orientation de la verticale physique. Des informations visuelles peuvent toutefois modifier cette perception (3). L’utilisation efficace de ces informations otolithiques et visuelles pour le contrôle postural implique en outre une correction en fonction de la position de la tête par rapport au tronc. Les informations somesthésiques cervicales mais aussi cutanées, musculaires et articulaires sont donc susceptibles d’intervenir dans l’estimation de l’orientation de la verticale physique.
La VVS est fréquemment altérée lors de lésions labyrinthiques (4), du nerf vestibulaire (9), des voies vestibulaires du tronc cérébral (10) et des zones corticales vestibulaires (6). Peut-on dès lors considérer la mesure de la verticale visuelle subjective (VVS) comme un outil d’évaluation de la fonction otolithique ?
Pour valider cette mesure, il faudra monter qu’elle se révèle sensible à la pathologie otolithique et que la méthodologie utilisée réduise les risques d’interférence des autres sources d’erreur et les possibilités de suppléance à un déficit otolithique.
L’atteinte otolithique isolée est rare, surtout suggérée sur base des plaintes et, à ce jour, la stimulation spécifique de cette fonction fait appel à des moyens instrumentaux lourds. L’altération de la fonction otolithique, en association avec les autres composantes labyrinthiques, est toutefois garantie dans des lésions chirurgicales de labyrinthectomie ou de neurectomie. La VVS étant une mesure statique, il est raisonnable de penser que le déficit associé des composantes dynamiques interfère peu avec sa mesure. Ainsi, la déviation ipsilatérale de la VVS dans des déficits vestibulaires unilatéraux aigus par labyrinthectomie et neurectomie (13, 9, 20) plaide pour l’implication des organes otolithiques dans l’estimation de la verticale visuelle. Dans des atteintes aiguës moins complètes, elle est aussi fréquemment altérée. Le taux d’anomalies de la VVS est de 89 % dans un groupe de névrites vestibulaires (4) et dans 47% de labyrintites aigues (20).
Les lésions des voies centrales issues des canaux verticaux et des organes otolithiques induisent également une déviation de la VVS ipsi ou contra-latérale selon leur localisation (5,6).
Si les manifestations cliniques les plus marquantes des VPPB sont vraisemblablement d’origine canalaire, le point de départ est bien otolithique. On peut donc s’interroger sur l’éventuel retentissement de la perte d’otoconies sur la VVS. Une première étude portant sur 19 cas suggérait l’absence d’anomalies de la VVS (4). Nous avons étudié cette dernière dans 1000 cas de VPPB dont 933 localisés unilatéralement sur base de la clinique. La comparaison des distributions des valeurs obtenues pour la VVS mesurée en binoculaire, tête droite chez ces patients et chez les sujets témoins (figure 1) montre un étalement de la distribution avec des valeurs pathologiques (> 2,8° , valeur présente chez moins de 5% des sujets normaux ) pour 16,4% des VPPB droits et 14,2% des VPPB gauches. La déviation de la VVS est plus souvent ipsilatérale au côté jugé atteint à l’examen clinique (test khi-carré :p=0.003). La présence de déviations controlatérales impose néanmoins certains commentaires. La zone maculaire de l’utricule perturbée par la perte d’otoconies pourrait être dans des champs cellulaires sensibles à des inclinaisons ipsi ou controlatérales. Une autre explication pourrait être une atteinte otolithique bilatérale ne s’exprimant par un VPPB que d’un seul côté. Enfin, les structures d’intégration visuo-vestibulaires pourraient avoir développé une correction en déplaçant controlatéralement la verticale " otolithique " pour conserver une bonne concordance entre les informations vestibulaires et visuelles.
Si l’altération de la VVS est fréquente dans les lésions aiguës du système vestibulaire, elle devient rare dans les déficits chroniques, y compris dans les aréflexies vestibulaires bilatérales (8).
La VVS se révèle donc plutôt sensible aux atteintes aigues altérant le système otolithique, il faut à présent considérer sa spécificité. Ceci nous amène à envisager les autres facteurs susceptibles de modifier la VVS.
Un modèle (figure 2) reprenant les différentes étapes de la mesure permet d’identifier les sources potentielles non vestibulaires d’altérations de la VVS ou des suppléances pouvant masquer une atteinte vestibulaire. L’estimation de la verticale subjective peut se faire par ajustement d’un témoin utilisant une information visuelle, somesthésique ou de la posture. Nous n’envisagerons que la mesure en modalité visuelle dans un plan frontal.
La première étape de la mesure de la VVS est donc la perception visuelle d’un élément linéaire se projetant sur la rétine après passage au travers des milieux transparents de l’œil. Cette première étape peut déjà introduire un biais d’estimation de la VVS. Ainsi, un astigmatisme oblique non corrigé, ou une torsion oculaire (rotation autour de l’axe optique de l’œil) vont, indépendamment de toute notion de verticalité, induire une erreur d’estimation de l’orientation d’un objet visuel. Ces torsions sont présentes lors de paralysies oculomotrices mais aussi, physiologiquement, lorsque la position des yeux est une combinaison de déviation horizontale et verticale (positions tertiaires) dans les orbites. Le sens de ces torsions physiologiques peut être prédit par la loi de Listing . Celle-ci défini toutes les positions des yeux par leur rotation autour d’un axe situé dans un plan équatorial. L’inclinaison de cet axe est une constante pour chaque position des yeux, quelque soit le chemin parcouru pour y arriver. En conséquence, le méridien de l’œil, vertical en position primaire s’incline pour toutes les positions tertiaires du regard. Des mesures précises de ces torsions oculaires par induction magnétique ont confirmé le sens des torsions prédit par la loi de Listing (12). Ceci nous a amené à étudier au moyen d'un test non paramétrique de paire d'observations de Wincoxon, le sens de la modification de la VVS en fonction de la position des yeux dans l'orbite chez 4 sujets sains (19). Trois des quatre positions tertiaires du regard montrent des modifications hautement significative (p<0.01) de l'orientation de la verticale visuelle subjective par rapport aux mesures en position primaire. Le sens de ces déviations est conforme aux prédictions basées sur la loi de Listing. La discordance de la quatrième position peut trouver son origine dans une mauvaise estimation de la position primaire du regard avec un plan de Listing non frontal ou dans les fluctuations aléatoires de la torsion oculaire.
L’ajustement de l’orientation d’une perception visuelle linéaire par rapport à une notion subjective de verticale implique l’élaboration d’une référence verticale subjective et un processus de comparaison.
Celle-ci est construite au départ d’une ou plusieurs sources d’informations susceptibles de nous donner des indications sur les orientations verticales ou horizontales physiques.
Une de ces sources est le système visuel. Au cours de la maturation du système visuel, des axes orthogonaux innés, liés à l’organisation même du cortex visuel primaire (16), se sont consolidés par la répétition de stimuli visuels à dominante horizontale et verticale. Il existe donc une compétence purement visuelle permettant d’estimer l’orientation d’un stimulus linéaire dans l’espace par rapport à une verticale ou une horizontale. Toutefois, ces axes orthogonaux " gravés " dans le cortex et immuablement liés à des récepteurs rétiniens ont été construits sur base de la position la plus fréquente des yeux dans les orbites et de la tête par rapport à la verticale physique. En dehors de cette position le système visuel, s’il est en outre privé de toute élément habituellement jugé comme vertical ou horizontal (porte, bâtiment, horizon), ne peut à lui seul évaluer correctement l’horizontalité ou la verticalité d’une perception linéaire neutre (n’ayant pas d’orientation habituelle).
Des données expérimentales montre l’effet d’attraction de l’inclinaison d’un arrière-plan structuré sur la mesure de la VVS (3). La contribution de cette information visuelle devient de plus en plus variable entre les sujets avec l’augmentation de l’inclinaison.
Celle-ci est probablement prédominante chez le sujet sain. Les organes otolithiques sont des récepteurs spécifiques de l’axe gravitaire, mais d’autres capteurs, notamment péri-rénaux, et les informations vestibulaires dynamiques liées aux mouvements autour de la position d’équilibre pourraient également contribuer à cette perception. Il est donc difficile d’isoler la contribution otolithique à la VVS mais la meilleure approche est probablement obtenues lors des mesures faites en immersion, qui neutralise les contributions somesthésiques et visuelles à la VVS. Dans ces conditions la VVS est similaire à celle obtenue sur terre lorsque le corps est orienté dans la zone de fonctionnement physiologique des utricules (15). Les mesures faites en centrifugeuses associent les perturbations imposées au système otolithique et somesthésique.
Les composantes somesthésiques qui contribuent à la construction d’une référence verticale sont multiples. Outre les récepteurs cutanés, et particulièrement plantaires, à la pression, les informations de tension issues des capteurs musculaires et tendineux témoignent des moments d’inerties statiques et dynamiques du travail des muscles anti-gravifiques. Ils constituent des sources d’informations utiles à la construction d’un référentiel (18). Ces informations sont probablement plus déterminantes dans l’ajustement de la verticale posturale que pour la VVS. L’absence d’information somesthésique du tronc n’entrave cependant pas la VVS chez un patient qui a perdu toute sensibilité profonde du tronc et des membres lorsque celui-ci est en position assise tête droite (21).
Nous avons voulu évaluer l’influence d’informations proprioceptives cervicales très asymétriques sur la VVS en mesurant celle-ci chez 4 sujets sains en décubitus latéral mais dont la tête est maintenue verticalement (19). Il apparaît qu’en l’absence de pathologie vestibulaire et lorsque la tête est droite, la proprioception cervicale n’influence pas davantage la VVS. Le rôle des informations somesthésiques devient probablement prépondérant lorsque l’information otolithique n’est plus disponible comme le suggère les mesures de VVS faites en immersion avec des inclinaisons importantes du corps (8). Elles expliquent vraisemblablement la normalisation progressive de la VVS chez les aréflexie vestibulaires bilatérales.
Ces références multimodales contribuent donc avec un poids variable selon les circonstances et les pathologies éventuelles à construire une image de notre référence verticale dans notre représentation visuelle de l’espace. Le site de cette synthèse au sein du système nerveux central n’est pas connu mais un candidat de choix serait l’homologue humain du cortex vestibulaire pariéto-insulaire du singe, lieu de confluence d’informations vestibulaires, visuelles et somesthésiques.
Cette représentation mentale de la verticale sera ensuite comparée à l’orientation du stimulus linéaire servant de témoin de la VVS.
Des troubles visuo-spatiaux, sans lien connu avec le système vestibulaire, peuvent altérer ce processus de comparaison et donc les mesures de la VVS. La simple comparaison de l’orientation de deux stimuli linéaires présentés simultanément peut déjà être entachée d’une erreur importante en cas de lésion des zones visuelles associatives corticales. Benton demandait à ses sujets d’identifier sur un rapporteur l'orientation correcte de deux stimuli linéaires. Les résultats montraient un taux d'erreur non négligeable déjà chez les sujets témoins et une très nette augmentation de ces erreurs, chez les sujets présentant une lésion cérébrale droite, et dans une moindre mesure pour les lésions hémisphériques gauches (1). Si l’hémisphère droit semble spécifiquement compétent pour évaluer l’orientation du stimulus, l’hémisphère gauche paraît jouer un rôle dans les prises de décision qui en découle et notamment dans la décision d’un réajustement (22).
Nous utilisons un test comportant deux lignes obliques, l’une rouge et l'autre verte présentées sur un écran dont seule une fenêtre circulaire est laissée visible par un cache. Le sujet doit aligner une ligne parallèlement à l'autre. La ligne modèle et la ligne mobile sont présentées, soit simultanément, soit avec un décalage de 10 secondes. Ce test confirme que les patients présentant une latéropulsion gauche par lésion hémisphérique droite avec une déviation gauche de la VVS ont également des difficultés pour atteindre le parallélisme entre les deux lignes.
La nature de l’altération de la verticale visuelle subjective dans les lésions corticales pariéto-temporales est donc probablement mixte, par atteinte de l’intégration et par altération des tâches spécifiquement visuelles liées à la méthodologie de la VVS.
Compte tenu de ce caractère multisensoriel de la VVS, comment optimiser la méthodologie ?
Le point capital est l’absence pendant les mesures de tout élément visuel susceptible de fournir un repère horizontal ou vertical (écran d’ordinateur, raie lumineuse sous une porte…).
Il faut également tenir compte d’un effet de mémoire visuelle de l’orientation. Après passage à l’obscurité ou après restriction du champ visuel , la sujet conserve un mémoire de l’orientation verticale des objets de son environnement. Nous avons testé cet effet mémoire sur des positions obliques chez 4 sujets (19). Les résultats obtenus dans notre population témoin (n=80) montre que 98% de celle-ci ont une VVS £ 3,4°. L’erreur moyenne lors de notre tâche de mémoire visuelle ne dépasse cette valeur en moyenne que 22 secondes après la disparition du modèle. Il faut donc laisser passer ce délai avant la première mesure et entre les mesures successives.
La position initiale de la barre doit être clairement oblique pour ne pas fournir d’indication de verticale. Selon la taille de la barre et l’endroit de celle-ci fixé par le sujet, elle pourra se projeter entièrement ou partiellement dans l’un ou l’autre hémi-champ visuel. Etant donné les compétences hémisphériques différentes en matière de tâches visuo-spatiales, il nous paraissait donc utile de vérifier si, chez un même sujet, le sens de l’inclinaison initiale de la barre était susceptible de modifier significativement les résultats. On pouvait également craindre un phénomène d’hystérésis en fonction de cette inclinaison initiale similaire à celui décrit en fonction de l’inclinaison du sujet (17). Aucune différence significative (n=72 Paired t test : p= 0,07) n’a été observée entre les mesures réalisées avec une inclinaison initiale gauche ou droite de la barre (19). Ceci résulte probablement de la représentation bi-hémisphérique de la partie centrale du champ visuel et de l’intégrité du transfert inter-hémisphérique chez les sujets testés. Il est possible que les mêmes mesures réalisées chez des sujets porteurs de lésions hémisphériques pariéto-occipitales ou du corps calleux montrent une différence significative.
Les mesures doivent être réalisées avec la correction optique habituelle du sujet. A titre d’exemple, des mesures réalisées avec et sans la correction chez un patient porteur d’un astigmatisme oblique de +3 dioptries différaient de 3.8 degrés.
Faut-il enregistrer la VVS en monoculaire ou en binoculaire ? La dispersion des valeurs normales de notre groupe témoin s’est révélée plus étroite en vision binoculaire que monoculaire (tableau I) et fut également observée par d’autres auteurs (11). La vision binoculaire met en jeu des mécanismes de fusion sensorielle torsionnelle capable de corriger des cyclodéviations entre les deux yeux. Ces dernières sont fréquentes dans la population normale et le plus souvent totalement asymptomatique en raison même de ce mécanisme de fusion. Une mesure monoculaire est donc susceptible d’être parasitée par une cyclodéviation qui n’est pas d’origine otolithique mais résulte d’un déséquilibre oculomoteur asymptomatique. Il est à ce sujet significatif que les paralysies congénitales du muscle grand oblique s’accompagnent très rarement d’une inclinaison du champ visuel malgré la présence d’une torsion oculaire. Contrairement aux mesures faites en monoculaire, aucune déviation de la VVS n’a été observée en vision binoculaire dans les paralysies oculomotrices acquises (11). Cependant, le système otolithique contrôle les mouvements de torsion oculaire, en particulier lors des réflexes de contre-torsion oculaire, et son atteinte peut donc induire des cyclotorsions qui ne sont pas forcement symétriques entre les deux yeux. Ceci apparaît clairement dans l’ocular tilt reaction. Il est de ce point de vue significatif que les 3 patients présentant une déviation de la VVS uniquement en monoculaire (patient 7, 28 et 35) des 13 patients atteints d’un syndrome de Wallenberg de Brandt (7) ont une cyclotorsion majeure de cet œil (respectivement de 13,14 et 16°) de même sens que la déviation de la VVS. Ceci se vérifie également pour ses 23 patients souffrant d’un infarctus de l’artère cérébrale moyenne (6). Trois parmi ceux-ci présentent une déviation de la VVS uniquement en monoculaire (patient 2, 12 et 15). Ces trois patients font partie des 4 sujets qui ont présenté lors d’un de leur examen une torsion monoculaire de même sens. Dans notre étude de 933 VPPB unilatéraux, la mesure monoculaire de la VVS ne permet d’identifier qu’un cas pathologique supplémentaire à la mesure binoculaire lorsque les normes spécifiques à chaque situation de test sont utilisées.
Il apparaît donc que les déviations de la VVS lorsqu’elles sont exclusivement monoculaires, résultent fort probablement d’une cyclotorsion de l’œil. Cette dernière peut être un signe d’atteinte otolithique ou d’une cyclodéviation d’origine spécifiquement oculomotrice. Les mesures binoculaires de la VVS reflètent donc probablement plus spécifiquement le fonctionnement otolithique mais avec une moindre sensibilité que les mesures monoculaires.
La finalité de notre mesure étant d’approcher le plus sélectivement la composante otolithique de la VVS, les mesures monoculaires de la VVS seront donc entacher d’un plus grand nombre de faux positifs. Les essais de quantification de la torsion oculaire par mesure de l’orientation de l’axe papillo-maculaire sur des photographies du fond d’œil ne permettent d’objectiver que les torsions importantes puisque les angles normaux sont compris dans un intervalle de 12° et que cet angle est rarement connu chez un patient avant ses premières plaintes.
Le maintien de l’axe de la tête dans une position verticale par un moyen de contrainte physique est indispensable lorsque l’angle de la VVS est mesuré par rapport à une référence céphalique, comme lors de l’usage de lunettes de Maddox (monture avec des verres striés pivotants). En dehors de cette situation, cette contrainte ne se justifie pas. La proprioception n’est pas déterminante pour la VVS lorsqu’une information otolithique est disponible, comme le suggèrent les mesures en immersion (15), la VVS des patients souffrant de torticolis spasmodiques (1), et nos mesures en décubitus latéral tête droite avec donc une forte asymétrie des informations proprioceptives cervicales. Par contre, si cette information otolithique n’est pas disponible, le positionnement forcé de la tête pourrait fournir une indication de référence orthogonale susceptible de masquer une altération de la VVS.
La position assise du patient pendant les mesures de la VVS dans l’obscurité complète est surtout justifiée pour des raisons de sécurité. Il est possible que les changements somesthésiques entre les positions debout et assises puissent modifier les mesures de la VVS chez les patients très dépendant de leur proprioception, pauvres en informations vestibulaires mais donc aussi présentant le plus de risque de chute dans l’obscurité.
L’instrument de mesure peut être très simple mais doit être d’une précision suffisante. L’erreur métrologique est habituellement considérée d’une amplitude équivalente à la demi graduation de l’outil de mesure. La marge étroite des mesures normales ( moyenne : -0,08°, écart-type : 1,4° ) impose une précision au moins équivalente au degré. Cette précision est rarement atteinte par les lunettes de Maddox couramment utilisées en ophthalmologie.
Moyenne, écart-type et fréquences cumulées (Fc) couvrant 95% de la distribution des valeurs de la verticale visuelle subjective du groupe témoin (n=81) obtenue en binoculaire tête verticale, en monoculaire tête verticale (v), tête penchée à droite (d) et à gauche (g).
Nombre de VVS en dehors de l’intervalle de confiance de 95%, mesurée tête verticale (v), inclinée à droite (d) et à gauche (g) chez les patients présentant un vertige paroxystique positionnel bénin.
Bibliographie