Récupération de la force musculaire des fléchisseurs du
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Récupération de la force musculaire des fléchisseurs du
Mémoire Récupération de la force musculaire des fléchisseurs du genou par sollicitations dynamiques excentriques Ann. Kinésithér., Y. CHATRENET 1982,9, 319-329 1 L'idée de récupérer la forçe musculrJire des isçhio-jambiers (muscles freinateurs du segment jambier dans la marche) par des contractions excentriques s'appuie sur le fait qi/une telle contraction développe une tension musculaire supérieure, facilitant le recrutement d'unités motrices. L'étude porte sur trente sujets avec diminution de force des muscles fléchisseurs du genou. Elle montre que 10 contractions excentriques maximales permettent de récupérer la force antécédente avec un nombre de séances peu élevé (de/3 à 12 avec une moyenne de 7). Le principal intérêt d'un tel mode de récupération musculaire semble être la rapidité de récupération que procurent les contractions excentriques. INTRODUCTION Les fibres musculaires peuvent se contracter: - sans variation de longueur de la fibre. C'est la contraction isométrique. Le travail fourni est un travail statique; - avec raccourcissement de la fibre. C'est la contraction concentrique fournissant un travail dynamique positif; - avec allongement de la fibre. C'est la contraction excentrique fournissant un travail dynamique négatif (1) ou résistant (11-20). On parle également d'un régime récessif, plyométrique (6), 1. Kinésithérapeute, Centre de Rééducation, F 74790 Sancellemoz. Travail réalisé à l'Hôpital Principal de Dakar (Sénégal), Service de Kinésithérapie, MM. A. SOW - S. DIALLO et B. SAMBOU. avec la collaboration de 319 Si le renforcement musculaire utilise largement les deux premiers types de contraction (isométrique et concentrique) on doit reconnaître que les études utilisant la contraction excentrique sont peu nombreuses, ceci malgré les réelles qualités de ce type de contraction. D'autre part, l'étude de la physiologie musculaire des ischio-jambiers montre l'importance du rôle freinateur, c'est-à-dire excentrique de ces muscles. Ce rapprochement nous a conduit à l'étude d'une récupération de la force musculaire des fléchisseurs du genou par un travail dynamique résistant. a. Action des muscles ischio-jambiers L'étude EMG pendant la marche montre que l'action des ischio-jambiers est surtout freinatrice de l'énergie emmagasinée pendant le balancement en avant du segment jambier, l'action la plus intense prenant place juste avant l'attaque du talon. Ces muscles agissent également en ligaments actifs, chargés de limiter les rotations inverses, comme des courroies de rappel (16). Les ischio-jambiers protègent dynamiquement les coques condyliennes. Ils sont en alerte à partir d'un certain seuil de mise en tension capsulaire postérieure, protégeant ainsi l'articulation contre une extension excessive notamment en chaîne ouverte quand le pied n'est pas en appui sur le sol (27). Par leur contraction excentrique ils freinent donc le segment jambier libre avant que l'inertie n'amène l'extension complète. Ceci est d'autant plus important chez le sportif où ils devront lutter contre une extension puissante et rapide comme chez le footballeur, ou seulement rapide comme chez le sprinter. b. La contraction excentrique Une des principales caracteristiques de la contraction excentrique résulte de la supériorité de tension intrinsèque développée par ce type de contraction comparativement à celles développées par les contractions isométriques et concentriques (5-11). Appliquée à la mécanique articulaire, cette notion de physiologie musculaire se traduit concrètement lorsqu'on mesure la force des différents types de contraction (4-21-15-2-6). Ainsi. on peut supposer que lors d'une contraction excentrique maximale, le développement d'une tension supérieure permet un recrutement d'unités motrices (U.M.) lui aussi supérieur. 320 Bien que n'étant pas unanimes (10-6-3), beaucoup d'auteurs s'accordent à penser que l'utilisation de forces ou tensions musculaires maximales est de première importance pour le gain de force musculaire. Il nous apparaît donc intéressant d'utiliser la tension d'une contraction excentrique maximale dans la récupération de la force musculaire, La contraction excentrique présente également un caractère économique. En effet, à tension égale, la contraction excentrique nécessite un nombre de fibres actives inférieur et donne une impression subjective d'aisance par rapport à la contraction concentrique et isométrique. Ceci est confirmé par l'EMG pour lequel une contraction avec allongement produit une activité électrique moins importante qu'avec une contraction isométrique de~ même force (11), Depuis le début du siècle, il a été prouvé que le coût énergétique du travail négatif était inférieur au coût du travail positif - Chauveau 1896 - Zuntz 1906 - Johanson 1901 (1-20-12), Vers les années 1950 Abbott, Bigland, Ritchie et Asmussen (1) ont montré l'influence de la vitesse sur le coût énergétique d'un travail négatif par rapport à un travail positif: plus la vitesse augmente, plus le coût énergétique par rapport au travail positif diminue. MATÉRiEl ET MÉTHODE L'étude porte sur 30 sujets de sexe masculin, âgés de 18 à 48 ans qui présentaient une diminution de force des fléchisseurs du genou, post-traumatique, consécuvite à une immobilisation du genou. a. Position du sujet Les études (8-19) sur la position du sujet pour le travail des ischio-jambiers établissent que la position préconisée par Sauvagnat: assis, hanches fléchies, cuisses sanglées, genou fléchi à 350, est celle qui donne expérimentalement la meilleure efficacité mécanique aux ischio-jambiers (Hg. 1J, b. Protocole de travail La récupération de la force musculaire des fléchisseurs l'amplitude de flexion active atteignait 1000, du genou débutait dès que Nous avons calculé après échauffement: - la résistance maximale (R,M.) statique des fléchisseurs du genou (genou fléchi à 350) ; - (RM initiale) qui servira de base et de paramètre à j'expérimentation; - la RM statique des fléchisseurs du genou contro-Iatéral sain, qui servait d'objectif à atteindre - (RM récupération). Cette RM était vérifiée lors des séances suivantes. Une étude annexe portant sur 10 sujets sains nous a montré qu'il n'y avait aucune dominance de force statique maximale des fléchisseurs d'un genou sur l'autre. 321 .-- FIG. 1. - Position du sujet. Circuit résistant: première poulie fixée pour que le filin fasse un angle de 90° avec le segment jambier, genou fléchi à 35° (secteur de force des ischio-jambiersJ . Circuit de rappel: moufle permettant une traction plus facile. c. Déroulement des séances Échauffement La séance débutait par un échauffement en travail statique intermittent (T.S.I.) avec un temps de repos égal au temps de travail de 6 secondes. Afin. d'éviter le phénomène de fatigue musculaire locale (17-13-23). la charge opposée représentait 33 % de la R.M. statique de la précédente séance. La durée totale de l'échauffement était de 5 minutes. Ce mode d'échauffement a été préféré pour 2 raisons. D'une part, il permettait de préparer le muscle pour le calcul de la R.M. statique (critère de référence). D'autre part, les études sur la force critique (17-23-13) permettaient d'opposer une résistance précise n'engendrant pas de fatigue musculaire locale, chose plus aléatoire avec, un échauffement excentrique. Quel que soit le mode d'échauffement, l'importance des déchirures musculaires des I.J., sans doute en rapport avec un double étirement au niveau de la hanche et du genou, nous oblige à ne pas négliger cette étape. A ·l'issue des séances de récupération musculaire précédées d'un échauffement en T.S.I., aucune douleur, crampe ou autre manifestation qui auraient pu provoquer une inhibition consciente lors des prochains exercices (18) n'ont été notées. Tout au plus chez quel322 ques sujets un léger endolorissement certainement en rapport avec l'étirement du muscle et en particulier de son tissu conjonctif (Asmussen-20) apparaissait quelques heures après les exercices. R.M. Statique de début de séance Les muscles étant échauffés, la R.M. statique des fléchisseurs du genou était recherchée" genou fléchi à 35° ; le temps de contraction était de 6 secondes. Travail dynamique résistant Le travail dynamique résistant était obtenu, à partir d'un genou fléchi passivement à 100° à l'aide du circuit de rappel, par des contractions excentriques forcées freinant l'extension complète. 1 - Charge opposée Afin de vaincre la résistance statique maximale et d'obtenir une contraction que forcée, une charge de 2 kilogrammes était ajoutée à la R.M. statique. excentri- 2 - Nombre de contractions Dans la grande majorité des cas l'accroissement de la force musculaire après quelques contractions excentriques permettait au sujet de tenir par une contraction statique la charge opposée. Considérant cette résistance comme la nouvelle R.M. statique des fléchisseurs du genou, une charge supplémentaire de 2 kilogrammes était ajoutée de façon à obtenir une nouvelle contraction excentrique forcée. Cette manœuvre était répétée chaque fois qu'il était nécessaire dans une limite de 10 contractions. A noter que pour 2 sujets l'apparition de la fatigue nous a fait baisser cette limite à 8 contractions. 3 - Vitesse d'allongement La tension développée par un muscle est fonction de sa vitesse d'allongement. Afin d'assurer une même tension au cours des différentes répétitions tout en assurant un contrôle du mouvement une durée de 6 secondes a été choisie arbitrairement. Ce temps peut varier en fonction des qualités recherchées par le rééducateur, par exemple: diminution de ce temps chez un sprinter afin de'placer les muscles dans le contexte d'une extension rapide du genou freinée par les ischio-jambiers. 4 - Temps de repos Chaque contraction 5 - était séparée par une minute de repos. Fréquence des séances Les séances avaient une périodicité de 3 à 5 par semaine afin d'obtenir un maximum d'efficacité (7). d. Remarques 1 - L'importance, sur les résultats, de l'encouragement du sujet par l'expérimentateur nous a fait maintenir le « tonus psychologique» du patient tout au long de l'étude (5-10-14-22). 2 - L'entraînement d'un groupe musculaire agoniste tant par des contractions isométriques, concentriques qu'excentriques entraîne une augmentation de la force musculaire des antagonistes (21-3-14). Pour cette raison, la récupération musculaire du quadriceps ne débutait que lorsque la R.M. de récupération des fléchisseurs du genou était atteinte, ceci afin de mieux canaliser l'effet du mode de récupération musculaire par un travail dynamique résistant sur les fléchisseurs du genou. 323 RÉSULTATS Les résultats individuels sont consignés dans le tableau 1. Il ressort de ce tableau que, pour la population étudiée, une moyenne de 7 séances était nécessaire pour récupérer la force des !.J. avec un nombre minimum de 3 (2 sujets) et un maximum de 12 (1 sujet). Pour les 3/4 de la population étudiée, cette force était récupérée à la se séance. La confrontation du degré de pré-entraînement (perte de force en %) et du nombre de séances ne permet pas d'établir une corrélation précise et significative. Néanmoins, les sujets ayant une perte de force supérieure à 50 % ont mis en moyenne S séances pour récupérer leur force, alors que ceux qui avaient une perte inférieure à 50 % ont mis 6 séances en moyenne. Étude graphique des résultats Pour chaque sujet, les données de l'entraînement séance par séance étaient rapportées graphiquement. Nous présentons les courbes caractéristiques de 4 sujets (fig. 2). RM st.! 1 kg) RM st •• (kg) 36 M .. 8 •.. ............................. 14 8 g Nombre RM 10 11 12 de séances sta! 1 kg) RM st., ( kg 1 G . Ch •. Il FIG. 2. - Représentation --............ 324 RM statique RM statique graphique des résultats séance par séance pour 4 sujets. de début de séance maximale enregistrée au cours de la séance TABLEAU 1. - Gain de force musculaire au cours du programme de travail. -1 , force RH Coeff 12 2 11 28 8 20 22 26 18 20 RM 22 initiale 26 20 endede 6 6 33 31 4 3 9 26 40 8 749 7 30 11 14 13 16 17 29 8 40 33 23 27 21 25 18% 29 32 32 perte 2,50 10 32 2,37 2,35 29 32 61 4,33 2,57 1,70 33 1,83 1,12 11 748 23 2,14 'II> 1,81 528 21 23 30 36 34 5,33 3,50 'fa % 1,80 % % 27 2,20 1,77 37 36 3,28 58 34 J1 24 17 48 f, 70 4,75 1,75 48 3 4,12 72 2,71 Récupérat progression 33 1,54 66 1,62 J9 15 9 24 4 9 36 2,08 2,28 50 'II> 'fo 52 68 23 45 38 29 %nombre % % 44 53 59 57 48 41 61 65 % % 65 58 35 ')io % Age 1,75 325 L'étude des 30 courbes ne montre pas une progression exponentielle comme on aurait pu s'y attendre mais, pour la récupération musculaire, une progression linéaire du type y = ax + b b : représentant la force initiale (RM initiale) ; a : représentant le coefficient de progression (tableau 1) propre à chaque sujet. Il traduit en quelque sorte la réceptivité de chaque sujet à la méthode. Les valeurs de « a })varient de 5,33 à 1,12 avec une moyenne de 2,50. Ainsi. les meilleurs coefficients sont retrouvés chez les sujets dont le nombre de séances était peu élevé pour des pertes de force importantes. Exemple: M ... Ma ... ; y = 5,33x + 16 ; 3 séances pour 48 % de perte de force. A l'inverse, les valeurs de « a }) sont les plus faibles pour des sujets qui, ayant une perte de force relativement faible, ont un nombre de séances assez élevé. Exemple: de force. M ... As ... ; y = 1,12x + 22; 8 séances pour 29 % de pèrte DISCUSSION Les résultats de ce mode de récupération sont à rapprocher de certaines conditions expérimentales favorables, en particulier la moyenne d'âge des sujets qui correspond à la période pendant laquelle les meilleurs gains sont obtenus (5-7). Au vu des résultats du tableau 1 le principal intérêt d'une telle forme de récupération musculaire des ischio-jambiers semble être la rapidité de récupération pour des muscles faibles. Cet intérêt avait été soupçonné par Efther-Espinas-Maratrat (6) et Mannheimer (12). Petersen (15) démontre que les contractions excentriques maximales n'ont pas d'effet supérieur sur la quantité de force par rapport au travail isométrique. Les études de Mannheimer, entraînant le triceps brachial par des contractions concentriques ou excentriques, montrent également que l'augmentation de la force n'est pas supérieure avec les contractions excentriques, mais plus rapide. Il semblerait donc que les contractions excentriques ne musclent pas plus, mais plus vite. Il peut sembler illogique, à priori, de faire travailler les I.J. avec des contractions excentriques et de mesurer les résultats avec des contractions isométriques. En fait, ne disposant pas d'un matériel sophistiqué, il nous était impossible de quantifier objectivement la R.M. excentrique quand on connaît l'importance que joue la vitesse d'allongement sur la tension développée. Ainsi. la R.M. statique apparaissait comme le seul critère objectif pouvant traduire l'augmentation de force des fléchisseurs du genou. 326 La seconde remarque concernant le choix de ce critère de référence est de savoir si un entraînement par contractions excentriques influence la force isométrique maximale. Si les recherches concordent sur la spécificité de travail (7) ou de contractions (5) pour avancer que les gains de force obtenus par des exercices dynamiques concentriques n'entraînent pas de gains proportionnels en force isométrique, il semble que la contraction dynamique excentrique développe mieux la force statique que ne le fait la contraction dynamique concentrique (7-25). Les études de Singh et Karpovich (21), en montrant qu'un entraînement par contractions excentriques maximales entraînant par contractions excentriques maximales entraînant une augmentation supérieure de la force statique par rapport à la force excentrique, sont en faveur de notre choix de référence. D'autre part, l'équation de Hill selon laquelle les indices de force statique maximale déterminent la force que l'on peut exercer en régime dynamique (6) justifie la détermination de la résistance appliquée (R.M. statique + charge additionnelle) pour le travail excentrique à partir de la R.M. statique. Il est évident que l'établissement de la R.M. statique en début de séance ainsi que les éventuelles contractions statiques lorsque la force musculaire augmente pendant la séance, participent à la récupération musculaire dans une proportion qui reste à déterminer. Hislop (9) étudiant la récupération musculaire après immobilisation plâtrée, par une contraction isométrique maximale par séance, chez des sujets ayant une perte de force de 28 % en moyenne, atteint la force préalable après 21 jours d'entraînement. Sans sous-estimer l'apport des contractions isométriques dans l'expérimentation, il faut convenir de l'importance du complément excentrique dans la rapidité de la récuoération musculaire. Les pertes de force enregistrées (tab/eau!) appellent quelques commentaires. Dans sa revue de la littérature Gravel (7) estime que la diminution de force isométrique représente 30 à 40 % de la force initiale pour une période d'immobilisation d'un mois, la diminution étant effective surtout lors de la première semaine. Hislop (9) immobilisant des fléchisseurs du coude sains pendant 4 semaines, sans contraction d'entretien sous plâtre, note une perte de force de 28 % seulement. Les mesures des pertes enregistrées par les fléchisseurs du genou sur nos 30 sujets (tab/eau /) ayant subi des immobilisations de diverses durées confirment la perte importante lors des premiers jours mais sont en désaccord avec les chiffres annoncés. Il apparaît donc que les pertes de force après immobilisation sont plus importantes pour les muscles ischio-jambiers. La recherche de la force-limite préconisée par Rohmert et Muller (7-5-6) c'est-à-dire la force maximum pouvant être obtenue d'un muscle, n'a pu être effectuée pour des raisons socio-professionnelles. Ainsi le pouvoir musclant de la méthode ne peut se prêter à aucune comparaison. La recherche de la force limite est d'ailleurs sujette à caution puisque pour 327 un même muscle elle atteint des valeurs différentes suivant le mode d'entrainement (14). La méthodologie, sans remettre en cause la globalité des résultats, appelle néanmoins quelques remarques quant à la forme de "exercice tel qu'il est décrit. Il semblerait, en effet, moins empirique d'harmoniser la résistance opposée avec le degré de pré-entraînement en ajoutant à la R.M. statique une charge correspondant à un certain pourcentage de cette R.M. (10 à 25 % selon les sujets). Une telle forme d'exercice, avec utilisation de charges supra-maximales présente une intensité réelle qui le réserve aux personnes volontaires et la contre-indique chez les personnes âgées. CONCLUSION Parent pauvre du renforcement musculaire, la contraction excentrique, par la rapidité de récupération qu'elle semble produire sur les I.J., ouvre des possibilités nouvelles dans le renforcement des muscles faibles, répondant à un souci majeur du rééducateur placé, comme le précise Dotte « ... dans l'obligation technique et morale de s'imposer une réelle efficience dans son choix de méthodes et dans leur application)} (5). La méthode expérimentale perfectible et adaptable quant à la charge opposée, à la vitesse d'allongement et au balayage articulaire notamment, si elle donne des résultats encourageants au niveau des !.J., demande confirmation et adaptation sur des muscles réceptifs à ce mode de contraction. Remerciements .. L'auteur remercie M, Bernard Joly (M.C.M.K.) pour ses précieux conseils. Références 1. ASMUSSEN (E.) - Positive and negative muscular work. Acta Physiot Scand, 1953, 28, 364-382. 2. ASMUSSEN (E.). HANSEN (0.), LAMMER (O.). - The relation between isometric and dynamic muscle strength in man. Communications from the testing and Observation institute - Hetterup, Denmark, 1965, 20. 3. DARCUS (H.D.). SALTER (N.). - The effect of repeated muscular exertion on muscle strength, Physiotogy, 1955, 129,325-336. 4. DOSS (W.S.). KARPOVICH (P.V.). - A comparaison of concentric eccentric and isometric strength of elbow flexors. J. Appt. Physiot., 1965, 20, 351-353. 5. DOTTE (P.). - Force musculaire et musculation en kinésithérapie. Ann. Kinésither., 1976, 6, 213-234, 6. EFTHER (G.). ESPINAS (J.-F.). MARATRAT (R.). - Principes et techniques de musculation, Encyct. Méd. Chir., Paris, 4.0.09, Kinésith. 26055 A 10. 7. GRAVEL (D.). - Le renforcement musculaire: une interprétation personnelle de la littéra193-197.2" partie: J. Cano Physiother. Assoc" ture, 1 re partie: J. Cano Physiother. Assoc., 1972,24, 1974,26,5-11. 328 8. HENRION (G.). - A propos de l'installation poids poulies pour le travail des ischio-jambiers. Ann. Kinésither., 1977, 4, 383-388. 9. HISLOP (H.J.). - Response of immobilized 1964, 44, 339-347. muscle to isometric exercice.J. Am. Physiother. Assoc., 10. JOSENHANS (W.K.T.). - An evaluation of some methods of improving Rev. Cano Biol., 1962,21,315-323. 11. KAYSER (C.). - Physiologie. Tome 2, Système nerveux - Muscle. muscle strength. Flammarion, Paris, 1976. 12. MANNH ElMER (J.S.). - A comparaison of strength gain between concentric 1201-1207. contractions. J. Am. Physiother. Assoe., 1969,49, 13. MONOD (H.). SCHERRER (J.). - mies, 1965, 8, 329-338. and eccentric The work ca pa city of a synergie muscular group. Ergono- MULLER (EA). - Physiology of muscle training. Rev. Can. Biol., 1962,21,303-313. PETERSEN (F.B.). - Muscle training bystatic, concentric and eccentric contractions. Acta Physiol. Scand, 1960, 48, 406-416. 16. PLAS (F.). VIEL (E.). - La marche humaine. Masson, Paris, 1975. 17. POTTIER (M.), LILLE (F.). PHUON (M.). MONOD (H.). - Étude de la contraction statique intermittente. Le travail humain, 1969, 271-284. 14. 15. 18. ROBERT D'ESHOUGUES (J.). WAGHEMAKER (R.). - Étude critique des méthodes de récupération de la force musculaire. Ann. Med Phys., 1971, 14,21-37. 19. SAUVAGNAT (M.-F.). - Étude de la force isométrique maximale des fléchisseurs du genou. Ann. Kinésither., 1979, 6, 302-310. 20. SCHERRER (J.). MONOD (H.). - Le travail musculaire local et la fatigue chez l'homme. J. Physiol., 1960, 52, 419-501. 21. SINGH (M.). KARPOVICH (P.-V.). - Effects of eccentric tic muscles.J. Appl. Ph ysiol., 1967.23,742-745. 22. STOBOY (H.). ,- Moglichkeiten 1972,110,752-755. der Leistungssteigerung training of agonists on antagonisder Skelettmuskulatur.Z. Orthop., TROISIER (O.). - Méthode de musculation par le travail statique intermittent. Encycl. Med fr 26055 A 10, Paris. 24. TROISIER (O.). DEVOS (S.). - Musculation après entorse du genou Ann. Kinésither., 1975, 2, 39-50. 25. VIEL (E.). - Les différentes méthodes de renforcement musculaire.Ann. Kinésither., 1975, 2, 377-383. 23. Chir., Kinésithérapie 26. VIEL (E.). - Importance de l'intégrité des fléchisseurs int. et ext. du genou sur la stabilité du genou. Ann. Kinésither., 1974, " 133-141. 27. ESNAULT (M.), VIEL (E.). - Influence de l'innervation capsulaire sur la protection de l'intéKinégrité articulaire. Exemple des muscles fléchisseurs du genou et proposition thérapeutique.Ann. sither., 1977,4, 111-118. 329