|
Prix de Recherche
Médecine du Sport
Activité Physique COMPEX 2000 |
COMPEX a réuni pour décerner ce Prix de Recherche Médecine du Sport – Activité Physique, un Jury composé de personnalités scientifiques indépendantes : des spécialistes français concernés par les avancées de la recherche scientifique dans les domaines de l’entraînement des sportifs ou de la rééducation.
|
COMPEX, leader mondial sur le marché de l’électrostimulation, décerne, pour la première année, son Prix de Recherche Médecine du Sport – Activité Physique, à un jeune chercheur. Ce prix marque l’intérêt de COMPEX, ainsi que sa volonté, de participer à la recherche scientifique dans les domaines de la rééducation et de l’entraînement du sujet sédentaire ou actif. |
Le Jury est heureux de remettre cette année un Prix de 5000 Euros à Monsieur Daniel LAMBERTZ Département Génie Biologique – CNRS – UMR 660 – Biomécanique et Génie Biomédical, UTC Compiègne, pour son étude : « Propriétés neuromécaniques des fléchisseurs plantaires chez l’Homme après électrostimulation »
Ce projet envisage d’étudier les capacités d’adaptation du système musculo-articulaire de la cheville suite à l’application d’un programme de renforcement musculaire par électrostimulation.
Contexte
Les capacités d’adaptation (ou évolution des performances neuromusculaires) viennent de ce que le muscle strié squelettique représente une entité dynamique, capable de changer ses propriétés phénotypiques sous l’influence de divers facteurs exogènes. La connaissance des propriétés mécaniques et neurophysiologiques du système musculo-articulaire de la cheville peut être utile dans le domaine des applications sportives (effet d’un entraînement de type résistif ou de type explosif) et rééducatives.
Une brève revue de la littérature montre que l’électrostimulation peut induire une amélioration de performance musculaire. Cette amélioration a été quantifiée en laboratoire en mesurant la capacité de production de force musculaire en conditions isométriques et isocinétiques et sur le terrain en appréciant la performance motrice au cours de gestes sportifs naturels. Cependant, aucun des travaux cités dans cette revue de la littérature n’ont envisagé si cette amélioration de la performance s’accompagnait de modification de la raideur musculo-tendineuse et musculo-articulaire des structures impliquées.
Pourtant, il est bien connu que la performance musculaire dépend non seulement de la capacité de production de force du muscle mais également de ses caractéristiques mécaniques, notamment élastiques, puisque la raideur régit l’interaction entre le système musculo-squelettique et l’environnement externe. La raideur musculo-articulaire est influencée par des propriétés élastiques intrinsèques et l’excitabilité réflexe des muscles impliqués.
Il semble que l’étude des changements de propriétés mécaniques et neurophysiologiques des fléchisseurs plantaires de la cheville après un période d’électrostimulation n’ait pas été explorée jusqu’à présent.
Ainsi, nous proposons de tester les effets de l’électrostimulation sur les propriétés mécaniques et neurophysiologiques des muscles fléchisseurs plantaires de la cheville et sur la performance au cours de gestes sportifs. L’originalité d’un entraînement par électrostimulation est de cibler cet entraînement sur un type de fibres donné, puisque le choix des paramètres de stimulation (comme la fréquence) permet d’activer préférentiellement soit les fibres rapides soit les fibres lentes.
Les résultats obtenus à partir d’expériences animales ont montré que les fibres lentes et rapides qui possèdent différentes caractéristiques élastiques et des seuils d’excitabilité différents, voient ces caractéristiques évoluer avec des changements de la demande fonctionnelle. Ces possibilités d’évolution de la raideur musculaire ont été confirmées chez l’Homme en étudiant les effets d’une période prolongée d’hypo ou d’hyperactivité.
But de la recherche
Nous proposons d’employer l’électrostimulation pour augmenter la proportion des fibres rapides visant ainsi à augmenter principalement la puissance et la force explosive des muscles stimulés. Ces données pourraient être alors comparées à celles obtenues sur un groupe de sujets soumis à un programme d’entraînement pliométrique classique, connu pour induire un enrichissement musculaire en fibres rapides.
Cette étude nous permettra de distinguer la contribution de chacune des structures impliquées sur la puissance et la performance explosive des fléchisseurs plantaires chez l’Homme. Ces propriétés mécaniques seront alors mises en relation avec l’excitabilité réflexe en conditions passives et actives. Ainsi, il sera possible d’évaluer, les changements des propriétés « neuromécaniques » du même groupe musculaire (le triceps sural) testé après une période d’électrostimulation, ces changements fournissant des informations utiles sur le contrôle de la posture et du mouvement.
Méthodologie
Ces changements seront évalués en utilisant un ergomètre cheville original développé au sein du Laboratoire de Biomécanique musculaire de l’Université de Technologie de Compiègne.
Les fonctionnalités de l’ergomètre permettent d’étudier l’ensemble des propriétés contractiles et élastiques des muscles croisant le système articulaire de la cheville au cours d’une même session expérimentale.
Le protocole d’étude des propriétés mécaniques comprend des contractions isométriques, des mouvements isocinétiques, des épreuves de « quick-release » et des tests en perturbations sinusoïdales. Ce protocole a été récemment validé dans le cadre d’une étude sur les effets de la microgravité réelle sur le triceps sural et l’articulation de la cheville.
Concernant les propriétés élastiques deux types d’élasticité peuvent être distinguées. Les épreuves de quick-release (détente rapide) permettent de déterminer la raideur musculo-tendineuse en faisant appel à un modèle classique du muscle strié squelettique. Au cours des tests de quick-release, le sujet exerce un effort constant sur un pédalier qui, brusquement relâché, entraîne la détente rapide des éléments élastiques du muscle préactivé.
Les tests en perturbations sinusoïdales sont utilisés pour déterminer la raideur musculo-articulaire. Ils consistent à imposer au muscle préactivé des perturbations en longueur de faible amplitude et de fréquence variable. Ces perturbations sinusoïdales sont également appliquées sans participation active du sujet pour renseigner sur les propriétés mécaniques des structures passives tendineuses et articulaires. Le protocole d’étude de l’excitabilité réflexe prévoit l’activation réflexe des muscles par stimulation mécanique ou électrique, en conditions passives et actives.
L’excitabilité du triceps sural au repos sera estimée en analysant d’une part la « réponse de Hoffmann » obtenue par stimulation électrique sous-maximale du nerf sciatique et d’autre part la « réponse T » évoquée par percussion du tendon d’Achille. L’excitabilité réflexe sera également mesurée en conditions actives : les tests en perturbations sinusoïdales cités plus haut donnent, à chaque phase d’étirement, l’occasion d’évoquer un réflexe à l’étirement des muscles préactivés. Ces perturbations s’approchent davantage des conditions physiologiques d’étirement que les percussions tendineuses ou stimulations électriques permettant ainsi d’approcher l’excitabilité réflexe en conditions proches du geste naturel. Les perturbations sinusoïdales seront, dans cette étude, l’outil de choix pour étudier l’interaction entre le réflexe d’étirement et la raideur musculaire. Ces perturbations vont permettre de mieux comprendre comment l’excitabilité réflexe d’un muscle contribue à réguler sa propre raideur.
Un autre intérêt de l’électrostimulation est d’activer les éléments musculaires en minimisant la sollicitation des structures articulaires et tendineuses, contrairement à ce qui se produit pendant des mouvements naturels (épreuves de saut notamment). Ainsi, un programme d’électrostimulation privilégiant la sollicitation des fibres rapides, pourrait conduire à un enrichissement du muscle en fibres rapides sans modification importante des propriétés mécaniques des éléments élastiques passifs, puisque ceux-ci seraient peu sollicités par ce type d’épreuve. En revanche, les propriétés élastiques actives de la structure musculo-tendino-articulaire devraient diminuer comme attendu d’un muscle enrichi en fibres rapides. Ainsi, la raideur totale (passive et active) diminuerait après électrostimulation alors qu’elle a été rapportée comme augmentant après un entraînement pliométrique, vraisemblablement du fait d’une augmentation de raideur passive des éléments tendino-articulaires.
En d’autres termes, le renforcement par électrostimulation permettrait de cibler l’adaptation de raideur sur les seuls éléments actifs et de mieux comprendre ainsi leurs capacités d’adaptation in situ.
Si l’on admet que toute unité motrice (ensemble formé par le motoneurone et les fibres musculaires qu’il innerve) est capable d’adaptation, l’enrichissement en fibres rapides des muscles suractivés par électrostimulation devrait s’accompagner d’une diminution de l’excitabilité réflexe, puisque les fibres rapides sont habituellement innervées par des motoneurones d’excitabilité relativement faible. Les réponses H devraient donc diminuer suite au programme d’électrostimulation. Si la raideur passive n’est effectivement pas modifiée après électrostimulation, les répon- sesT, à percussion tendineuse, devraient elles-aussi diminuer du fait de la moindre excitabilité motoneuronale. En revanche, les changements du réflexe à l’étirement évoqué sur muscle préactivé, pourront dépren-dre de l’évolution de la raideur active.
Conclusion
Ce projet est focalisé sur les capacités d’enrichissement d’un groupe musculaire en fibres rapides et sur les conséquences, en termes de propriété mécanique et d’excitabilité réflexe d’un tel enrichissement. Deux protocoles seront utilisés pour induire l’adaptation musculaire : un entraînement pliométrique qui sollicitera l’ensemble des éléments musculaires, tendineux et articulaires et un renforcement par électrostimulation au cours duquel la participation des structures passives tendineuses et articulaires sera minimisée. L’analyse comparative des effets de ces deux types d’entraînement devrait déboucher sur une meilleure compréhension des processus adaptatifs élémentaires.
L’ambition de ce projet est alors de proposer des modifications des programmes d’entraînement et de rééducation fonctionnelle pour mieux bénéficier des potentialités d’adaptation de chacun des éléments des structures impliquées.
|
|