Application combinée de la contraction antagoniste stimulée électriquement pendant la marche (étude de la marche)

L'arthrose du genou (KOA) est la cause la plus fréquente d'invalidité non seulement aux États-Unis mais aussi au Japon. Le KOA est associé à la douleur, à la faiblesse des quadriceps, à l'enflure, à l'instabilité, au déclin de l'amplitude des mouvements, à la fonction physique et à la qualité de vie (QOL) (1). En particulier, la faiblesse du quadriceps peut contribuer à l'apparition d'une maladie symptomatique et évolutive (2, 3), entraîner des limitations fonctionnelles et une invalidité (4) et augmenter le risque de mortalité (5). Les exercices aérobies et les exercices de résistance sont recommandés pour le traitement des personnes souffrant d'arthrose du genou (KOA) (6). Cependant, l'exercice à une intensité modérée ou sévère est souvent un problème pour les personnes souffrant de douleurs au genou ou ayant des antécédents de blessure au genou.

La stimulation électrique neuromusculaire (NMES) est largement utilisée comme méthode pour augmenter la force musculaire et améliorer la fonction physique, même à une intensité d'exercice faible à modérée (7). Cependant, l'effet NMES peut s'avérer insuffisant car l'intensité de l'exercice est déterminée par le niveau d'endurance de la stimulation électrique de l'utilisateur (7). D'autre part, la stimulation électrique transcutanée, appelée neurostimulation électrique transcutanée (TENS), est efficace pour soulager la douleur (8). La douleur au genou a indépendamment réduit la force et l'activation du quadriceps (9). La TENS restaure la fonction motrice du quadriceps inhibée (activation centrale et musculaire) en soulageant la douleur (10). De plus, l'application combinée de la stimulation électrique (ES) et des contractions volontaires (VC) serait plus efficace que l'ES ou la VC seule (11). Par conséquent, un système d'entraînement hybride (HTS) qui résiste au mouvement d'un muscle agoniste qui se contracte volontairement en utilisant la force générée par son antagoniste stimulé électriquement (NMES) a été développé comme un moyen de combiner l'application de la stimulation électrique et de la contraction volontaire (12). HTS est une méthode qui élimine les inconvénients à la fois de l'exercice volontaire et du NMES (13). Il a été rapporté que HTS est une nouvelle technique d'entraînement qui peut augmenter à la fois la force musculaire et la masse musculaire (12, 13, 14, 15). Récemment, le HTS s'est révélé prometteur comme contre-mesure à la désuétude musculo-squelettique des astronautes, car la technique HTS peut générer une résistance à l'exercice dans le corps même s'il n'y a pas de gravité (1). De plus, HTS peut être utilisé pendant de nombreux types d'exercices différents (par ex. exercice d'extension du genou, squat et flexion de la hanche, exercice de marche et exercice de cyclisme) (17, 18). Il semble être plus efficace pour améliorer la force musculaire et la fonction physique de combiner HTS avec un exercice facile (par ex. extension du genou, marche et squats) pour les patients KOA.

L'objectif principal de la thérapie par l'exercice pour le KOA n'est pas seulement l'amélioration de la force musculaire (le muscle quadriceps fémoral en particulier) mais aussi le soulagement de la douleur (19, 20). L'amélioration de la force musculaire protège les articulations et soulage la stimulation nociceptive. Cependant, l'exercice augmente parfois la douleur. En plus du changement pathologique des structures articulaires, des changements dans le traitement central de la douleur ou la sensibilisation centrale semblent être impliqués dans la douleur KOA (19). Murphy et al. ont rapporté que 36 % d'un échantillon hétérogène de patients atteints de hanche et de KOA présentaient des signes de sensibilisation centrale (22). Cette constatation a été incomplètement caractérisée, mais il est nécessaire de considérer la sensibilisation centrale dans le traitement des patients atteints de KOA. D'un point de vue théorique, l'exercice a le potentiel de traiter le processus de sensibilisation centrale : par ex. l'exercice active l'analgésie endogène orchestrée par le cerveau (23). Une première séance d'exercices excentriques de haute intensité induit une sensibilisation centrale, mais une série répétée d'exercices facilite les mécanismes vertébraux protecteurs inhérents (effet de séances répétées) (24). De plus, l'exercice de résistance ipsilatéral peut éventuellement empêcher la sensibilisation centrale (25). Par conséquent, une approche contingente dans le temps qui implique que le patient ne cesse pas les séances d'exercice une fois que la sévérité de la douleur locale augmente est recommandée (22). Quelques rapports sur l'analgésie endogène dysfonctionnelle chez les patients présentant une réponse douloureuse musculo-squelettique à l'exercice aérobie ont été présentés, mais aucun type d'exercice aérobie n'a été en mesure d'activer l'analgésie endogène (24). À l'heure actuelle, il n'existe aucun rapport sur une méthode d'exercice efficace chez les patients souffrant de douleur de sensibilisation centrale. Le facteur neurotrophique dérivé du cerveau (BDNF) appartient à la famille neurotrophique des facteurs de croissance. La perte de BDNF entraîne généralement une neurodégénérescence dans ces centres moteurs et aboutit finalement à plusieurs maladies motrices graves, telles que la sclérose latérale amyotrophique, les ataxies spinocérébelleuses, la maladie de Parkinson, la maladie de Huntington, ainsi que le syndrome vestibulaire. Ces facteurs neurotrophiques (par exemple, la diminution du facteur neurotrophique dérivé du cerveau) sont de nouvelles voies prometteuses pour diminuer l'hyperexcitabilité du SNC chez les patients souffrant de douleur de sensibilisation centrale (2). Da Graça-Tarrago et al. ont montré qu'une stimulation électrique intramusculaire de 30 minutes dans l'arthrose diminuait la douleur, augmentait le seuil de pression de la douleur locale (PPT) et diminuait le BDNF (27). Gajewska-Wozniak et al. ont rapporté que la stimulation électrique à bas seuil des nerfs périphériques pour stimuler les fibres afférentes Ia (signalisation proprioceptive) pourrait affecter l'expression du BDNF chez le rat (28). HTS est une technique d'exercice qui utilise la contraction musculaire électriquement excentrique. Yamaguchi et al. ont montré que le réflexe H soléaire augmentait après un HTS défavorablement lors d'un exercice de résistance conventionnel (29). Cela semble indiquer que HTS sert à activer les fibres Ia. Le HTS peut affecter la sensibilisation centrale et soulager la douleur chez les patients atteints de KOA.