Gait post-stroke: Pathophysiology and rehabilitation strategies

SummaryWe reviewed neural control and biomechanical description of gait in both non-disabled and post-stroke subjects. In addition, we reviewed most of the gait rehabilitation strategies currently in use or in development and observed their principles in relation to recent pathophysiology of post-stroke gait. In both non-disabled and post-stroke subjects, motor control is organized on a task-oriented basis using a common set of a few muscle modules to simultaneously achieve body support, balance control, and forward progression during gait. Hemiparesis following stroke is due to disruption of descending neural pathways, usually with no direct lesion of the brainstem and cerebellar structures involved in motor automatic processes. Post-stroke, improvements of motor activities including standing and locomotion are variable but are typically characterized by a common postural behaviour which involves the unaffected side more for body support and balance control, likely in response to initial muscle weakness of the affected side. Various rehabilitation strategies are regularly used or in development, targeting muscle activity, postural and gait tasks, using more or less high-technology equipment. Reduced walking speed often improves with time and with various rehabilitation strategies, but asymmetric postural behaviour during standing and walking is often reinforced, maintained, or only transitorily decreased. This asymmetric compensatory postural behaviour appears to be robust, driven by support and balance tasks maintaining the predominant use of the unaffected side over the initially impaired affected side. Based on these elements, stroke rehabilitation including affected muscle strengthening and often stretching would first need to correct the postural asymmetric pattern by exploiting postural automatic processes in various particular motor tasks secondarily beneficial to gait.

RésuméLe contrôle nerveux et la biomécanique de la marche chez le sujet sain et le sujet hémiplégique ainsi que les stratégies de rééducation au regard de la physiopathologie de la marche après accident vasculaire cérébral (AVC) ont été passés en revue. Chez le sujet sain ou hémiplégique, un contrôle moteur de type modulaire tâche-dépendant assure simultanément le support antigravitaire, le contrôle de l’équilibre et la déambulation au cours de la marche. L’hémiparésie après AVC est due à une interruption de voies nerveuses descendantes habituellement sans lésion directe des structures du tronc cérébral et du cervelet impliqués dans le contrôle moteur automatique. Après AVC, la récupération d’une station debout et de la marche se fait habituellement avec un comportement postural impliquant davantage le côté non atteint dans le contrôle du support et de l’équilibre, probablement suite à la faiblesse musculaire initiale du côté atteint. Divers types de rééducation sont pratiqués, visant directement le comportement musculaire ou des tâches posturales ou de locomotion en utilisant un équipement plus ou moins sophistiqué. Bien que la faible vitesse de marche s’améliore souvent avec le temps ou après diverses rééducations, le comportement postural asymétrique est souvent renforcé, maintenu ou seulement réduit transitoirement. Ce comportement postural asymétrique apparaît robuste, avec utilisation prédominante du côté non atteint pour assurer les tâches posturales antigravitaires. Ainsi chez les patients post-AVC, il est suggéré que la rééducation, incluant des renforcements et étirements des muscles parétiques, associe aussi divers exercices impliquant une utilisation posturale automatique des muscles parétiques pour corriger le comportement postural asymétrique et en tirer un bénéfice secondaire sur la marche.