Effets de l'entraînement simultané à l'équilibre et à la résistance chez les personnes âgées

Arrière plan:

Au cours du vieillissement, les capacités physiques diminuent progressivement. Même si la cause des chutes est supposée être multifactorielle, la perte de force musculaire et le contrôle de l'équilibre semblent être les facteurs de risque intrinsèques les plus cruciaux pour les chutes.

Plusieurs méta-analyses et revues soulignent les effets positifs des interventions de résistance, d'équilibre et d'exercices combinés sur la mesure des performances de force, de puissance et d'équilibre et donc sur les facteurs de risque intrinsèques (c'est-à-dire liés à la personne) de chutes. L'équilibre pur ainsi que l'entraînement en résistance pure ont été efficaces pour améliorer le contrôle postural (par exemple, mesures de la marche, force d'extension des jambes) et réduire le risque de chute chez les personnes âgées. L'entraînement combiné de résistance et d'équilibre décrit en général un programme d'entraînement séquentiel ou simultané, où les exercices de résistance et d'équilibre sont exécutés dans un ordre consécutif au cours de la même séance d'entraînement. Ces interventions d'exercice ont également montré des effets positifs. La fusion de l'entraînement en résistance et en équilibre, l'exécution des deux simultanément n'a pas encore été étudiée en ce qui concerne la prévention des chutes chez les personnes âgées.

Au cours des 15 dernières années, la recherche sur l'entraînement simultané à la résistance et à l'équilibre, appelé « entraînement à la résistance à l'instabilité » (IRT), s'est développée. L'IRT utilise des dispositifs instables (balles suisses, balles BOSU®, planches oscillantes, etc.) et une charge externe (par exemple, des poids). Il a été démontré que cette modalité d'entraînement affecte positivement l'activation des muscles du tronc et des membres inférieurs, améliore l'équilibre et offre en outre des gains comparables dans les mesures de force analogues à l'entraînement en résistance traditionnel. Kibele et Behm, par exemple, ont trouvé des améliorations supérieures dans le saut à une jambe après un IRT chez de jeunes adultes en bonne santé. Ils ont conclu, conformément au principe de spécificité de l'entraînement, que l'IRT induisait des adaptations d'équilibre plus élevées, qui étaient prédominantes dans le saut d'une jambe exigeant l'équilibre. De plus, Behm et Colado ont recommandé l'IRT pour les personnes âgées et il existe des études portant sur les effets de différents types d'IRT sur les personnes âgées. Granacher et ses collègues ont examiné les effets de l'entraînement de la force d'instabilité de base (CIT) sur les mesures de la force musculaire du tronc, de la mobilité vertébrale, de l'équilibre dynamique et de la mobilité fonctionnelle chez les personnes âgées. Ils ont trouvé des améliorations significatives dans les mesures de force, d'équilibre et de mobilité par rapport à un groupe témoin. Une autre étude, portant sur les effets d'un programme d'exercices de ballon suisse sur les personnes âgées, a trouvé des effets positifs sur les mesures de la forme physique et de l'équilibre par rapport à un groupe témoin. Basées sur des exercices utilisés, ces études se sont concentrées sur le renforcement du tronc et l'amélioration principalement des capacités d'équilibre. Dans une approche légèrement différente pour améliorer l'équilibre chez les femmes âgées, Chulvi-Medrano et ses collègues ont utilisé un programme d'entraînement des membres inférieurs à l'aide d'un dispositif T-Bow® instable. Le groupe d'entraînement s'est amélioré dans les mesures de l'équilibre dynamique, statique et global, tandis que le groupe témoin a connu une baisse ou aucun changement dans les capacités d'équilibre. Les trois études susmentionnées utilisaient des appareils instables, mais aucune n'incorporait de charges supplémentaires dans leurs programmes d'entraînement. Par conséquent, la composante de résistance de l'IRT est limitée au poids corporel. Par conséquent, il existe un manque de littérature à l'appui des preuves de faisabilité et d'efficacité de l'IRT incorporant une charge supplémentaire comme résistance pour améliorer les mesures de la force, de la puissance et de l'équilibre chez les personnes âgées.

A la connaissance des investigateurs, aucune étude n'a encore été menée sur les effets de l'IRT avec une charge supplémentaire comme résistance sur les facteurs de risque de chutes chez les personnes âgées.

Les mesures:

Les données ont été acquises dans notre laboratoire de biomécanique. Les questionnaires ont été remplis dans des pièces séparées. Tous les tests ont été effectués et expliqués, en utilisant des instructions verbales standardisées concernant la procédure de test afin de maintenir un traitement égal pour tous les participants. Une seule évaluation a duré 90 minutes par participant.

Évaluation de la force / puissance :

Des tests cliniques et biomécaniques bien établis ont été administrés pour mesurer les principaux résultats en termes de force et de puissance musculaires. Conformément aux recommandations de Granacher et al. des évaluations de la force ont été effectuées après les évaluations de l'équilibre afin de réduire les effets parasites de la fatigue musculaire. De plus, des tests de force et d'équilibre ont été administrés dans un ordre aléatoire au sein de leur bloc respectif. Un essai pratique a été prévu pour chaque test. Les procédures de test ont été menées selon les recommandations de Gschwind et al. sauf indication contraire. Deux essais de test ont été exécutés en utilisant la moyenne pour une analyse statistique plus approfondie. À l'exception de la force d'extension isométrique maximale des jambes et de la force de préhension de la main. Là, la meilleure valeur de deux essais consécutifs a été utilisée pour l'analyse statistique. Entre les essais, des périodes de récupération suffisantes ont été prévues pour réduire la fatigue.

La force d'extension isométrique maximale des jambes (ILES) a été examinée avec un dispositif de traction par câble (Takei A5002, Fitness Monitors, Wrexham, Angleterre) avec une posture droite du corps. Des longueurs de câble individuelles ont été choisies pour garantir un angle de coude d'environ 135°. On a demandé aux participants de commencer à « tirer[ing] initialement avec une intensité modérée et d'augmenter lentement l'intensité jusqu'à un effort maximal tout en gardant le haut du corps étendu et droit » pour éviter les blessures. Pour assurer une posture droite, les participants ont été invités à maintenir le contact entre l'épaule et le mur et à ne pas soulever leur omoplate en tirant. Le test a été répété avec au moins une minute entre les mesures. L'ILES a montré une excellente fiabilité test-retest (ICC = 0,98) pour la force d'extension des jambes.

Pour mesurer la force de préhension, un dynamomètre à main Takei (Takei A5401, Fitness Monitors, Wrexham, Angleterre) a été utilisé. Les participants se tenaient debout avec leur bras aligné sur le corps et pressaient l'appareil aussi fort qu'ils le pouvaient, en utilisant la main dominante. La largeur de la poignée a été ajustée à la taille de la main du participant. Les phalanges intermédiaires devaient être placées sur la poignée intérieure. Le dynamomètre portable Takei a montré une excellente fiabilité test-retest (ICC = 0,95).

En plus de la résistance isométrique, des tests de puissance ont été effectués. En plus du Chair Rise Test (CRT) standard sur une surface stable, des essais de test ont également été enregistrés en position debout sur un coussin en mousse (AIREX©). Les participants devaient se lever et s'asseoir cinq fois aussi vite qu'ils le pouvaient, sans l'aide de leurs bras. Par conséquent, les bras devaient être croisés sur le haut du corps. Le temps était mesuré par un chronomètre ordinaire au 0,01 près deuxième. Après le compte à rebours « ready-set-go », le temps de test a commencé et s'est arrêté lorsque les participants se sont assis pour la cinquième fois. Pour le CRT, une fiabilité test-retest élevée a été démontrée (ICC = 0,89).

De plus, un test de puissance de montée d'escalier a été administré. Ce test a montré des associations significatives avec les performances de mobilité et les mesures de force. Les temps de montée et de descente ont été enregistrés séparément et la puissance a été calculée avec la formule suivante : P =((M x D) x g)/t, où P = Puissance (Watt), M = Masse corporelle (kg), D = Distance verticale parcourue (mètres), t = Temps (secondes) et g = 9,8 (constante de gravité). Les participants ont été invités à monter et descendre rapidement mais en toute sécurité un escalier de 9 marches (hauteur de marche de 17 cm). Le temps a commencé après le signal d'aller et s'est arrêté lorsque le deuxième pied a atteint la marche supérieure et/ou le sol, respectivement. L'utilisation de la rampe était autorisée pour des raisons de sécurité. Le temps a été mesuré avec un chronomètre ordinaire au 0,01 près deuxième. La fiabilité test-retest s'est révélée excellente (r = 0,99).

Solde:

L'équilibre dynamique à l'état d'équilibre a été testé en marchant sur une passerelle de 10 m, en mesurant les variables spatio-temporelles de la marche (longueur de la foulée (cm), temps de double appui (%), vitesse (m/s), largeur du pas (cm)) à l'aide de un système OptoGait© bidimensionnel (Microgait, Bozano, Italie). De plus, le coefficient de variation a été calculé (CV = (ET/moyenne) x 100). Le système OptoGait© a montré des coefficients de corrélation interclasse élevés (ICC's = .93 - .99) et une validité concurrente élevée entre le système OptoGait© et un système préalablement validé. Les participants ont été invités à marcher trois fois sur 10 m avec leurs propres chaussures à un rythme choisi par eux-mêmes pour calculer la fiabilité test-retest. Comme le système OptoGait© est capable d'enregistrer automatiquement, un signal de démarrage n'était pas nécessaire. Un intervalle de trois minutes a été accordé entre les essais individuels pour se reposer, enregistrer les données ainsi que pour se préparer à l'essai suivant. Au début et à la fin de la passerelle, une distance suffisante a été prévue pour accélérer et décélérer en toute sécurité. De plus, la première et la dernière étape ont été exclues de l'analyse pour éliminer les éventuels biais d'accélération et de décélération. Chaque essai a été enregistré à 1000 Hz à l'aide du logiciel OptoGait© fourni par le fabricant et exécuté sur un ordinateur portable (Lenovo ThinkPad T530).

L'équilibre proactif a été testé à l'aide du test de portée fonctionnelle (FRT) et du test Timed up and Go (TUG). Le FRT mesure la distance maximale que les participants ont pu atteindre en position debout. À cette fin, les participants devaient lever leur bras dominant et tendre la main aussi loin qu'ils le pouvaient sans faire un pas en avant. La distance de portée maximale (cm) a été évaluée. Le FRT a montré une excellente fidélité test-retest chez les personnes âgées (ICC = 0,92). Les essais FRT ont été répétés lorsque les participants n'étaient pas en mesure de maintenir les deux pieds au sol dans une position fixe. En plus du FRT standard sur surface solide, des essais de test ont également été enregistrés en se tenant debout sur un coussin en mousse (AIREX©). Pour le TUG, les participants devaient se lever d'une chaise et marcher trois mètres à leur vitesse de marche normale autour d'un cône, revenir et s'asseoir. Le temps pour le TUG a été enregistré avec un chronomètre ordinaire au .01 le plus proche second sur le commandement "prêt-prêt-partez" et s'est arrêté dès que les participants se sont assis. Le TUG a montré une excellente fiabilité test-retest (ICC = 0,99) chez les personnes âgées.

Pour tester l'équilibre réactif, le test de poussée et de relâchement (PRT) a été utilisé. Le PRT évalue la réponse posturale à une perturbation soudaine. Les participants ont été invités à pousser vers l'arrière contre les mains de l'examinateur et à retrouver leur équilibre après que l'examinateur a relâché ses mains. Le nombre de pas nécessaires pour retrouver l'équilibre a été compté et le score correspondant a été enregistré (0 = 1 pas, 1 = 2-3 petits pas en arrière avec récupération indépendante, 2 = ≥4 pas avec récupération indépendante, 3 = pas avec aide à la récupération , 4 = chute ou incapacité à se tenir debout sans aide). Pour une description détaillée du PRT, voir Jacobs et ses collègues. Le PRT a montré une fiabilité test-retest élevée (ICC = 0,84) avec une sensibilité de 89% et une spécificité de 85%.

Questionnaires :

Les fonctions psychosociales ont été évaluées à l'aide de plusieurs questionnaires. La cognition globale a été testée à l'aide du MMSE, qui est un test fiable pour évaluer la fonction cognitive montrant une fiabilité test-retest élevée (r = 0,89). Le CDT et le FAB-D ont été utilisés pour évaluer la fonction exécutive. La fiabilité inter-évaluateurs du CDT s'est avérée élevée (IRR = 0,92) avec des valeurs de sensibilité et de spécificité de .50 et .84, respectivement. L'auto-efficacité des chutes a été mesurée à l'aide de la version allemande du FES-I. Ce test a montré une excellente validité interne (alpha de Cronbach = .96) et fiabilité test-retest (r = 0,96) pour évaluer le niveau de peur de tomber. Pour évaluer l'activité physique liée à la santé, l'exercice et la quantité de dépense énergétique, la FQoPA a été menée. Frey et ses collègues ont montré que le score FQoPA est corrélé à la consommation maximale d'oxygène, ce qui indique une validité élevée (r = 0,42).

Conception de l'intervention d'exercice :

Les participants ont été stratifiés en trois groupes d'intervention sur la base d'une répartition égale de l'âge et d'un rapport égal entre les sexes. L'attribution du programme de formation s'est faite au hasard. Le premier groupe d'intervention a mené un entraînement de résistance basé sur une machine "traditionnel" (M-RT). Le groupe d'intervention deux (résistance à l'instabilité basée sur la machine - M-IRT) a suivi un programme d'entraînement similaire avec des machines d'exercice, mais avec des dispositifs instables supplémentaires placés respectivement entre le participant et la machine d'exercice ou le sol. Le troisième groupe d'intervention a effectué un entraînement de résistance avec poids libres sur des appareils instables (F-IRT) en utilisant des haltères au lieu d'appareils d'exercice. Tous les groupes d'intervention se sont entraînés pendant 10 semaines, deux fois par semaine sur des jours non consécutifs pendant 60 min. La période d'intervention de 10 semaines comprenait une phase d'introduction d'une semaine et trois blocs d'entraînement majeurs d'une durée de trois semaines chacun. L'intensité de l'entraînement a été progressivement et individuellement augmentée au cours du programme d'entraînement de 10 semaines en modulant la charge et les séries pour tous les groupes et le niveau d'instabilité pour les groupes M-IRT et F-IRT. Après les semaines un, quatre et sept, la charge d'entraînement (poids) a été augmentée après un test 1RM (une répétition maximum - quantité maximale de force pouvant être générée en une répétition) pour chaque exercice. Étant donné que la charge de 1RM est trop lourde pour les personnes âgées non entraînées, la charge d'entraînement a été calculée à l'aide de l'équation de prédiction fournie par Epley, indiquant 0,03 % écart du 1RM réel atteint dans les squats avec une corrélation de 0,97. Les instructeurs se sont assurés que les répétitions ne dépassaient pas 15-20, car la précision de la prédiction 1RM est plus élevée avec moins de répétitions. L'entraînement dans des conditions instables, en particulier avec un poids supplémentaire, implique un certain degré de risque d'accident. Par conséquent, tous les exercices d'instabilité ont été sécurisés par des instructeurs et des aides supplémentaires comme des boîtes. La formation a été supervisée par des instructeurs qualifiés. Pendant les deux premières semaines, le ratio participant/instructeur était de 5 :1, puis de 10 :1.

Étant donné que l'efficacité de l'entraînement en résistance pour prévenir les chutes a été fréquemment rapportée, le groupe d'intervention un (M-RT) a agi comme groupe de contrôle actif. Dans une étude menée par Orr et ses collègues, les participants ayant des caractéristiques de base comparables ont montré des effets de traitement significativement plus élevés par rapport à un groupe témoin passif (p < 0,001). Étant donné que le but de l'étude était de comparer une intervention non testée (IRT) et un traitement efficace (RT), les enquêteurs ont décidé de mettre en œuvre une conception de groupe de contrôle actif plutôt que passif.

Programme d'intervention :

Les trois groupes d'intervention ont mené un programme d'entraînement en résistance consistant en trois exercices principaux, une phase d'échauffement et de récupération. Les participants ont effectué 10 minutes de marche à faible intensité sur un marcheur d'escalier comme bref échauffement au début de chaque séance d'entraînement. La partie centrale des exercices d'intervention était axée sur le renforcement des muscles d'extension des jambes. Par conséquent, les mouvements de squat ont été choisis, comme recommandé par Flanagan et ses collègues. Les groupes M-RT et M-IRT ont effectué des squats sur une machine Smith, en fixant la barre au niveau de la hanche. Des tests pilotes ont révélé que la mobilité des épaules et du bas du dos des personnes âgées était trop limitée pour fixer la barre sur les épaules. De plus, le groupe M-IRT a utilisé des dispositifs d'instabilité (par ex. Ballons BOSU, wobble boards, disques gonflables) placés sous les pieds. Des dispositifs d'instabilité ont également été utilisés dans le groupe F-IRT, mais ils ont effectué le squat avec des haltères au lieu d'une barre. En tant qu'exercice secondaire d'extension des jambes, la presse à jambes pour le M-RT et le M-IRT (utilisant des dispositifs d'instabilité placés entre les pieds et la plaque de pied) a été choisie. La fente avant (avec haltères) a été utilisée comme exercice secondaire par le groupe F-IRT. Pour renforcer le noyau, l'exercice de pont a été intégré au programme de formation. Là encore, les groupes M-IRT et F-IRT ont utilisé des dispositifs d'instabilité placés sous l'épaule et les pieds en plus.

Statistiques:

Une analyse de puissance a priori utilisant G*Power 3.1 avec une erreur de type I supposée de 0,05 et une erreur de type II de 0,10 (90 % de puissance statistique) a été calculée pour déterminer une taille d'échantillon appropriée pour obtenir des effets d'interaction statistiquement significatifs. Les calculs étaient basés sur une étude évaluant les effets de l'entraînement en force de l'instabilité de base chez les personnes âgées. L'analyse a révélé la nécessité de 54 participants (18 par groupe) pour obtenir le milieu (.24 ≤ f ≤ .39) effets d'interaction "temps x groupe". Compte tenu de la probabilité d'abandons, nous avons décidé de recruter plus de 66 participants pour compenser un éventuel taux d'abandon de 20 %.

Avant l'analyse principale, la distribution normale a été testée avec les tests de Kolmogorov-Smirnov pour chaque variable dépendante. De plus, le test d'égalité de variance de Levene a été effectué. Nous avons testé les différences de base entre les groupes avec une ANOVA unidirectionnelle ou un test de Kruskal-Wallis en fonction de la distribution et de l'homogénéité. Afin de tester l'hypothèse, une ANOVA 3 (groupe : M-RT, M-IRT et F-IRT) x 2 (temps : pré- et post-test), avec des mesures répétées dans le temps, a été calculée. En cas de violation de la distribution ou de l'homogénéité, des tests non paramétriques de Friedman et de Kruskal-Wallis ont été calculés pour contrôler les résultats des tests paramétriques et pour les variables non paramétriques. Si des différences étaient détectées, des résultats non paramétriques étaient exprimés. Étant donné que la correction de Bonferroni pour les comparaisons multiples s'est avérée trop conservatrice, des tests post-hoc ajustés de Ryan-Holm-Bonferroni ont été utilisés pour analyser les interactions ou tendances significatives "temps x groupe" (0,051 ≤ p < 0,10). Des tests t indépendants ou Mann Whitney-U ont été utilisés pour identifier les différences entre les groupes. Les valeurs de p corrigées de Ryan-Holm-Bonferroni ont été rapportées. De plus, les différences d'intensité d'entraînement absolue au sein du dernier bloc d'entraînement ont été analysées. Ainsi, la charge d'entraînement des mouvements de squat, qui était commune à tous les groupes, a été utilisée. Les différences ont été calculées à l'aide d'une ANOVA unidirectionnelle. En fonction de la distribution et de l'homogénéité, des tests post-hoc ajustés de Ryan-Holm-Bonferroni (test t indépendant ou Mann Whitney-U) ont été calculés pour détecter les différences entre les groupes. Les changements pour toutes les variables au sein des groupes ont été calculés par la formule ∆% = ((Meanpre / Meanpost) - 1) x 100. La taille de l'effet pour les ANOVA a été déterminée en calculant le f de Cohen. Selon Cohen, valeurs f ≤ 0,24 indiquent de petits effets, .25 ≤ f ≤ .39 indiquent des effets moyens et f ≥ 0,40 indiquent des effets importants. Pour les tests post-hoc, le d de Cohen a été calculé. Selon Cohen, valeurs d ≤ 0,49 indiquent de petits effets, .50 ≤ d ≤ .79 indiquent des effets moyens et d ≥ 0,80 indiquent des effets importants. Le seuil de signification a été fixé à α = 5 %. Toutes les analyses ont été effectuées à l'aide de SPSS version 21.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA).