Effets d'un entraînement en résistance excentrique isocinétique de courte durée sur les adaptations neuromusculaires induites

1.1 Introduction

Les changements neuromusculaires et fonctionnels induits par l'exercice sont spécifiques au mode. Les adaptations musculaires induites par l'exercice peuvent être influencées par la tension mécanique, les dommages subcellulaires et le stress métabolique. La contraction excentrique (ECC) se produit lorsque la force externe exercée sur le muscle dépasse la force momentanée générée par le muscle. En conséquence, la force du muscle est suffisante pour surmonter la charge ou la résistance qui provoque l'allongement du muscle. Comparée aux contractions concentriques (CON) ou isométriques (ISO), l'entraînement ECC provoque une plus grande contrainte mécanique et des microlésions dans les muscles, ce qui peut conduire à des adaptations musculaires plus prononcées. L'exercice ECC est traditionnellement effectué contre une charge externe constante ou à une vitesse constante (isocinétique). Selon le type d'entraînement, cela produit des exigences mécaniques variables, entraînant des mécanismes d'adaptation neuromusculaire et musculo-tendineux distincts. Contrairement aux contractions musculaires ISO ou CON, le système nerveux central utilise une stratégie neuronale distincte pour gouverner la contraction du muscle squelettique. Des niveaux d'activation différents parmi les muscles synergistes pendant les contractions ECC par rapport aux contractions CON, et le recrutement préférentiel des unités motrices à contraction rapide, sont deux exemples de la manière dont cela se manifeste.

1.2 Énoncé du problème & justification de l'étude

Des données émergentes suggèrent que l'adiposité est associée à une faiblesse musculaire et à une qualité musculaire réduite. Il a été démontré qu'un entraînement en résistance (RT) régulier améliore la capacité régénérative maximale d'un muscle. On pense que les mécanismes neuronaux contribuent principalement aux gains initiaux (<2-4 semaines) de production de force musculaire pendant l'entraînement en résistance, suivis par des adaptations de la morphologie musculaire (>5-8 semaines). Cependant, ces preuves sont basées sur la combinaison d'exercices de contraction ECC et CON. Des études ont montré que la contraction ECC provoque une plus grande adaptation neuromusculaire que la contraction CON. Par conséquent, le RT ECC est une approche prometteuse pour les personnes souffrant de faiblesse musculaire, comme les obèses. Ainsi, il est postulé qu'un entraînement en résistance isocinétique excentrique progressif court (ECCISO RT) augmentera les adaptations neuromusculaires chez les femmes obèses non entraînées par rapport à l'entraînement en résistance isocinétique concentrique (CONISO RT)

2.0 Revue de la littérature

2.1 Introduction

La prévalence plus élevée de douleurs musculo-squelettiques, de charges mécaniques, d'une mauvaise condition musculaire et d'autres problèmes musculo-squelettiques est liée à l'obésité. Les fléchisseurs et extenseurs des membres inférieurs sont responsables de l'équilibre, de la mobilité et de la capacité à effectuer des tâches quotidiennes. La force et l'endurance des muscles squelettiques sont altérées par l'excès de masse grasse (FM). La quantité de muscle à mi-cuisse est environ 2,5 fois supérieure à celle de la masse grasse ; cependant, les personnes obèses ont plus de graisse intra- et intermusculaire, de graisse entre les cellules musculaires, ce qui a un effet délétère sur la production de force et l'indépendance fonctionnelle. La capacité de production de force d'un muscle squelettique peut être utilisée pour évaluer la capacité fonctionnelle du muscle. La capacité à appliquer une force, la force absolue d'une personne, est nécessaire pour effectuer des tâches quotidiennes. Il a été démontré que les personnes obèses ont des couples de contraction volontaire maximale (MVC) absolus plus élevés que les personnes de poids normal. Néanmoins, elles ont également une force musculaire inférieure par rapport au poids corporel et à la masse maigre (FFM).

2.2 L'impact de l'obésité sur la composition et la force du muscle squelettique

Bien que la masse musculaire totale soit plus élevée chez les personnes en surpoids et obèses, la force musculaire relative des personnes en surpoids et obèses est significativement inférieure à celle des personnes en bonne santé, ce qui peut entraîner une diminution de la fonction physique. L'obésité peut augmenter la force absolue et la puissance des muscles porteurs des membres inférieurs en raison d'une demande accrue (Marte Johannson, 2021). Cependant, lorsque la production de force et la puissance de sortie sont normalisées à la masse corporelle totale, un déclin est observé avec un IMC plus élevé, entraînant une qualité musculaire réduite et une résistance à la fatigue. De plus, l'impact négatif des adaptations métaboliques dépendantes du tissu adipeux, telles que le stress oxydatif, l'inflammation et la résistance à l'insuline, nuit au métabolisme de la masse musculaire.

La proportion de fibres musculaires diffère chez les individus obèses. Il existe une association positive entre l'adiposité corporelle et le ratio de fibres musculaires de type II, avec une teneur plus élevée en fibres de type IIX rapportée chez les personnes en surpoids. Les fibres musculaires de type II ont souvent moins de mitochondries, de myoglobine et de capillaires que les fibres à contraction lente, ce qui les rend plus sensibles à la fatigue. Les fibres de type IIX (également appelées fibres de type IIB) génèrent la force maximale ; cependant, elles sont très inefficaces en raison de leur activité élevée de myosine ATPase, de leur faible capacité oxydative et de leur dépendance au métabolisme anaérobie. Les fibres de type IIA, communément appelées fibres musculaires intermédiaires, combinent les fibres de type I et IIX avec une tension équivalente. Ces fibres, qui peuvent utiliser à la fois des sources d'énergie aérobie et anaérobie, ont une capacité oxydative plus élevée et se fatiguent plus lentement que les fibres de type IIX. Une proportion accrue de muscle de type II est associée à une augmentation (a) de la résistance à l'insuline, (b) du risque d'hyperinsulinémie, (c) d'une diminution de la résistance à la fatigue/tolérance à l'exercice, (d) de l'endurance et (e) de la mobilité.

Des études humaines et animales ont constaté que les fibres musculaires de type II (particulièrement IIx) sont plus susceptibles de subir des blessures après une activité ECC - une augmentation des fibres de type IIx et la sédentarité sont associées à des dommages musculaires plus importants chez les personnes en surpoids avec un entraînement ECC. Une seule séance d'exercice ECC à haute force augmente la teneur et le statut d'activation des cellules satellites (SCs) des fibres musculaires dans le type II. Les SCs sont essentielles à la croissance, à la réparation et à la régénération du tissu musculaire squelettique. Par conséquent, l'entraînement ECC est une technique d'exercice prometteuse pour les personnes ayant des limitations fonctionnelles physiques, y compris les personnes en surpoids et obèses.

2.3 Effets de l'entraînement en résistance excentrique sur l'adaptation neuromusculaire

Comparé à l'exercice traditionnel (CON), l'entraînement à l'exercice ECC augmente significativement la force musculaire. Les gains de force musculaire dans l'entraînement ECC sont probablement attribuables à une combinaison de facteurs neurologiques, morphologiques et anatomiques. Des études ont montré que la contraction ECC provoque une plus grande adaptation neuromusculaire que la contraction CON. Bien qu'une méta-analyse récente n'ait trouvé aucune différence statistiquement significative dans les gains de force entre l'entraînement ECC et CON, l'entraînement à l'exercice ECC a également montré une tendance à de plus grandes améliorations de la force CON que l'exercice CON. Cela démontre la spécificité du mode des adaptations neuromusculaires et fonctionnelles causées par l'exercice ECC. L'entraînement ECC a augmenté l'activité électromyographique de surface (EMG) pendant les contractions mais pas pendant les contractions CON. Cependant, des résultats contradictoires ont été rapportés. On pense que la stimulation électrique du muscle est représentée par l'EMG maximal (c'est-à-dire les valeurs de racine carrée moyenne [RMS] et la tension intégrée de l'EMG [iEMG]) après l'entraînement (Douglas et al., 2017). Cela est influencé par la quantité et la taille (c'est-à-dire les fibres de type I vs type II) des unités motrices recrutées, la fréquence de décharge des unités motrices et la synchronie des unités motrices.

Plusieurs études ont constaté que le RT ECC améliore la puissance musculaire, mesurée principalement par des variantes de sauts du bas du corps. Des hommes en bonne santé, entraînés (N=24) ont été assignés au hasard à des groupes : RT ECC (n=12) et RT CON (n=12). La contraction volontaire isométrique maximale (MVCISO) des quadriceps, le saut vertical et les signaux EMG de surface multicanal ont été mesurés avant et après RT. Les signaux EMG bruts ont été utilisés pour calculer la vitesse de conduction des fibres musculaires (MFCV) et la racine carrée moyenne (RMS). Après RT ECC, il y a eu une augmentation statistiquement significative des pourcentages de saut vertical et MVCISO par rapport à RT CON. De même, RT ECC a augmenté l'EMG MFCV et RMS plus que l'exercice concentrique.

Vingt sujets masculins en bonne santé ont subi 12 semaines de RT ECCISO sur un dynamomètre isocinétique, et des évaluations neuromusculaires des extenseurs du genou ont été effectuées toutes les 4 semaines. Le RT ECCISO comprenait 3 séries de 10 répétitions pendant les semaines 1-4, 4 séries dans les semaines 5-8 et 5 séries dans les semaines 9-12. Une période de repos d'une minute a été respectée entre les séries. Des améliorations significatives ont été observées dans la force musculaire [PTECC (29 %), PTISO (24 %) & PTCON (15 %)], l'activité électromyographique [ΣEMGECC (33 %), EMGISO (29 %)] et la masse musculaire [Épaisseur du muscle extenseur du genou (ΣMT 10 %) et surface de section anatomique du droit fémoral (ACSA rf 19 %)] après l'entraînement. L'activation ECC et ISO a augmenté à 4 et 8 semaines d'entraînement, respectivement, alors que l'activation CON n'a pas changé. Ces résultats impliquent que l'augmentation proportionnelle de l'activation neuronale et de la masse musculaire explique les gains de force ECC et ISO à travers 8 semaines d'entraînement, tandis que d'autres processus semblent être impliqués dans les incréments des 4 dernières semaines d'entraînement. Pendant ce temps, l'augmentation relative de PTCON était négligeable et sans rapport avec l'adaptation neuronale suivant RT ECCISO.

Les muscles synergistes présentent des adaptations morphologiques et neurophysiologiques distinctes en réponse au RT ECCISO. Des hommes en bonne santé (N=20) ont été évalués pour l'adaptation neuronale et musculaire dans le vaste médial (VM) et le vaste latéral (VL) suivant un RT ECCISO progressif pendant 12 semaines. Les adaptations morphologiques et neuronales ont été évaluées en utilisant des mesures ultrasonores de l'épaisseur musculaire du VL et du VM au repos et des mesures électromyographiques pendant MVCISO. Après l'entraînement, l'épaisseur des deux muscles a augmenté significativement (VL : 6,9 % ; VM : 15,8 %). Cependant, il y a eu des augmentations significatives de l'activité musculaire dans VM (47,8 % ; p = .003) mais pas dans VL (19,8 %).

2.4 Conclusion

Les effets indésirables précoces de l'exercice excentrique comprennent des lésions musculaires subcellulaires, de l'inconfort, une excitabilité des fibres diminuée et un affaiblissement musculaire initial. Un stimulus efficace pour provoquer des réponses d'entraînement physiologiques et neuronales est l'étirement et la surcharge, comme dans les contractions excentriques. L'amélioration de la fonction musculaire résulte des adaptations induites par l'exercice excentrique, y compris la croissance musculaire, l'activité corticale accrue et les modifications du comportement des unités motrices.