Effets de l'entraînement des muscles inspiratoires sur l'essoufflement (dyspnée) et le contrôle postural chez les patients atteints de MPOC

Le but de cet essai clinique est d'élucider les mécanismes de soulagement de la dyspnée et les améliorations du contrôle postural après l'entraînement des muscles inspiratoires (IMT) chez les patients atteints de MPOC.

Une épreuve d'effort sur cycle d'endurance (Test de taux de travail constant (CWR)) sera utilisée pour évaluer l'intensité et le désagrément de la dyspnée à des efforts respiratoires comparables, à des taux de travail comparables sur le vélo ergomètre, avant et après l'IMT. Les patients effectueront un test CWR à 75 % du taux de travail maximal atteint lors d'un test d'effort cardiopulmonaire maximal (CPET). Avant, pendant et après les tests de cyclisme CWR, les patients évalueront l'intensité de la dyspnée, le désagrément de la dyspnée, l'anxiété liée à la respiration et l'inconfort des jambes à l'aide d'une échelle de Borg modifiée à 10 points. Les patients seront invités à rapporter des descripteurs qualitatifs de la dyspnée à la fin du test de cycle CWR. La durée maximale du test CWR sera enregistrée et les niveaux de ventilation minute seront enregistrés en continu tout au long du protocole d'exercice. Avec ce test d'effort d'endurance, les enquêteurs seront en mesure d'évaluer les changements dans l'apparition de la dyspnée (intensité et désagrément) et la performance dans l'exercice d'endurance avant et après l'IMT.

L'électromyographie de surface (EMG) et un système de cathéter à électrodes oesophagiennes multipaires seront utilisés pendant l'exercice CWR pour évaluer le recrutement des muscles respiratoires, l'effort respiratoire et la commande neurale des différents muscles respiratoires. Le cathéter sera inséré pour enregistrer en continu Pes (pression œsophagienne), Pgas (pression gastrique) et EMGdi (électromyogramme du muscle du diaphragme). PesMax (pression œsophagienne maximale), PgasMax (pression gastrique maximale) et PdiMax (pression transdiaphragmatique maximale) seront obtenus lors des manœuvres de reniflement et de toux maximales. Des techniques d'électromyographie de surface transcutanée (sEMG) seront appliquées aux muscles scalènes, sternocléidomastoïdiens et intercostaux parasternaux pour enregistrer la commande neurale de ces muscles respiratoires. Grâce à ces mesures, les enquêteurs seront en mesure d'évaluer s'il y a des changements dans les schémas de recrutement des muscles respiratoires et la commande neuronale respiratoire des différents muscles respiratoires après l'IMT.

Pendant l'exercice, le « métaboreflex musculaire respiratoire » entraînera une vasoconstriction sympathique du muscle locomoteur des membres, une diminution de l'apport de sang et d'oxygène aux muscles actifs des membres par fatigue des muscles locomoteurs. Les forces de contraction du quadriceps évoquées par la stimulation magnétique du nerf fémoral seront évaluées pour mesurer la fatigue des muscles locomoteurs à des moments d'exercice identiques pendant le test CWR avant et après l'intervention. Grâce à cette technique, les chercheurs pourront évaluer si l'apparition de la fatigue des muscles locomoteurs est retardée après l'IMT.

Un essai d'hyperpnée isocapnique sera réalisé pour évaluer la perfusion des muscles respiratoires, l'intensité et le désagrément de la dyspnée, le schéma de recrutement des muscles respiratoires, l'effort respiratoire et la commande respiratoire neurale sans le travail des muscles locomoteurs avant et après l'IMT. Les patients seront invités à maintenir un schéma de ventilation minute ciblé égal à leur fréquence respiratoire, leur volume courant et leur ventilation minute enregistrés au repos et pendant la dernière minute du test d'effort à charge constante (à ~ 75 % WRpeak). Les expérimentateurs fourniront des conseils verbaux aux patients pour ajuster le rythme et la profondeur de leur respiration de sorte que la ventilation cible soit obtenue et maintenue constante à ± 5 %. L'isocapnie sera maintenue en faisant inspirer les sujets à partir d'un sac Douglas contenant 5 % de CO2, 21 % d'O2, équilibre N2 qui sera relié à une valve à deux voies sans réinhalation (modèle 2700, Hans Rudolph) par un morceau de tube.

Des tests respiratoires chargés seront effectués pour évaluer l'intensité et le désagrément de la dyspnée, les schémas de recrutement des muscles respiratoires, l'effort respiratoire et la commande respiratoire neurale. Les patients seront invités à respirer à travers un dispositif de charge résistive à débit conique (TFRL) (powerbreathe KH1) aussi longtemps qu'ils le pourront (3 à 7 minutes), la résistance sera réglée à 50 % du PImax du patient. La fréquence cardiaque, la saturation en oxygène et le nombre de respirations seront surveillés. Avant et après le test, la dyspnée de Borg, l'effort inspiratoire et le désagrément seront enregistrés. Le test sera répété après 8 semaines d'IMT, à la même résistance. La dyspnée de Borg, l'effort inspiratoire et le désagrément seront enregistrés à la limite du temps de pré-entraînement et à la limite des symptômes. Le temps le plus long pour la post-formation peut aller jusqu'à 15 minutes.

L'indice de débit sanguin respiratoire (c'est-à-dire intercostal, scalène et abdominal) et musculaire locomoteur (c'est-à-dire vaste latéral) sera mesuré simultanément pendant les essais d'hyperpnée isocapnique ainsi que pendant le test CWR (à 75 % du taux de travail de pointe) avant et après l'IMT selon une méthode précédemment établie utilisant la spectroscopie proche infrarouge (NIRS) et le vert d'indocyanine (ICG). L'apport d'oxygène respiratoire (c'est-à-dire intercostal, scalène, abdominal) et musculaire locomoteur (c'est-à-dire vaste latéral) sera calculé en multipliant l'indice de débit sanguin par la teneur en oxygène artériel, ce dernier sera calculé de manière non invasive par oxymétrie de pouls. La saturation en oxygène des muscles respiratoires (c'est-à-dire intercostaux, scalènes, abdominaux) et locomoteurs (c'est-à-dire vaste latéral) (Stio2) - un indice de disponibilité en oxygène reflétant l'équilibre entre l'apport et la demande en oxygène - sera enregistrée en continu pendant l'essai par le NIRS.

Une technique non invasive pour étudier le traitement neuronal des sensations respiratoires sera utilisée pour évaluer les changements dans la composante de désagrément affectif de la dyspnée au cours d'une tâche de respiration chargée standardisée. L'électroencéphalographie (EEG) sera utilisée pour mesurer les potentiels évoqués respiratoires (RREP) pendant la respiration chargée et non chargée. Le RREP enregistré à partir de l'EEG est une mesure de l'activité corticale cérébrale, qui est provoquée par l'activation des mécanorécepteurs pulmonaires et musculaires due à de courtes occlusions inspiratoires. Les patients porteront des capteurs EEG [système à 129 canaux, Electrical Geodesics Inc., Eugene, États-Unis] et respireront à travers un circuit respiratoire avec une valve sans réinspiration via un embout buccal. L'inspiration sera brièvement interrompue pendant 150 millisecondes toutes les deux à six respirations par l'activation de la valve d'occlusion avec de l'air sous pression, ce qui induit le RREP. Les patients évalueront l'intensité et le désagrément perçus de la dyspnée et l'intensité de l'occlusion sur une échelle de Borg tandis que la charge inspiratoire et l'occlusion seront appliquées via une valve respiratoire. Cette méthode sera utilisée pour évaluer s'il y a moins de désagréments associés à un niveau donné de dyspnée provoqué par une tâche de respiration résistive et si ces changements sont corrélés avec des changements dans le traitement central de la sensation de dyspnée.

Pour évaluer l'équilibre postural, le déplacement du centre de pression (CoP) sera estimé à partir des données brutes de la plaque de force en utilisant l'équation : CoP = Mx/Fz (médio-latéral) et CoP=My/Fz (antérieur-postérieur). Le CoP sera mesuré en position debout avec et sans vision, sur une surface de support stable et instable (coussin en mousse). Dans certaines conditions, des vibrations musculaires locales sur les muscles de la cheville et/ou du dos seront appliquées pour évaluer le rôle de la proprioception dans le contrôle postural. De plus, dans certaines conditions, un mouvement balistique répétitif du bras sera demandé pour évaluer l'effet d'une perturbation interne sur le contrôle postural. Les valeurs quadratiques moyennes des déplacements CoP seront utilisées pour l'analyse des mesures de stabilité posturale et les valeurs moyennes seront calculées pour les essais de vibration afin d'analyser l'effet directionnel attendu. Un rapport des déplacements du CoP de l'essai de vibration des muscles de la cheville par rapport à l'essai de vibration des muscles du dos sera calculé pour déterminer la stratégie de contrôle postural proprioceptif.

Un échantillon de 16 participants pour le groupe d'intervention et de 8 pour le groupe témoin est nécessaire pour détecter une différence d'une unité dans l'échelle de dyspnée Borg-10, en supposant un écart-type de 1 unité dans le changement du score de dyspnée entre les mesures pré et post (puissance 80 %, seuil de signification p<0,05). Ces estimations sont basées sur des travaux antérieurs sur la dyspnée pendant l'exercice. Par conséquent, 24 patients atteints de BPCO cliniquement stables présentant une faiblesse des muscles inspiratoires (PiMax<70 % prévu ou <60 cmH2O) et des symptômes de dyspnée (BDI<7) seront inclus. Les patients qui ne sont pas en mesure d'effectuer des tests d'effort seront exclus.

Les patients effectueront un entraînement quotidien consistant en deux séances d'entraînement de 30 respirations (intensité ~ 50 % de PiMax ; 4-5 minutes par séance). Une séance par semaine sera effectuée supervisée au centre de recherche. L'IMT sera réalisée à l'aide d'un dispositif électronique de charge résistive à flux conique (TFRL) [POWERbreath®KH1, HaB International Ltd., Southam, Royaume-Uni] pendant 8 semaines. Le PiMax sera mesuré chaque semaine afin d'augmenter l'intensité d'entraînement appropriée à environ 50% du PiMax à ce moment-là. Le groupe fictif effectuera l'IMT à une charge inspiratoire qui ne devrait pas améliorer la fonction musculaire inspiratoire (intensité < 10 % du PiMax de base ; inchangée tout au long du protocole).

Les différences dans les résultats primaires et secondaires entre les groupes après 8 semaines d'IMT seront comparées en ajustant les différences de base dans une analyse de covariance (ANCOVA).