Accident de ski ? Bras dans le plâtre ? Comment maintenir la force et la masse musculaire malgré l'immobilisation

Une entaille au ski que Faceplant tente d'éviter avec ses bras et c'est le drame : Les secours diagnostiquent un bras cassé et la radiographie suivante confirme les soupçons. Au lieu de profiter du soleil qui disparaît lentement derrière les montagnes avant la dernière descente dans la vallée, on vous demande de quelle couleur doit être le plâtre. Une vision d'horreur, et pas seulement pour les sportifs, car un bras immobilisé perd de la force et de la masse musculaire, qu'il faut ensuite reconstruire péniblement. Peut-on éviter cela ?

Les muscles produisent de la force, sont un organe de stockage et communiquent avec d'autres organes. Mais lorsqu'ils ne sont pas utilisés, ils perdent de la masse et de la force. Cela est bien documenté et surtout connu par l'immobilisation des membres après une opération des articulations [1], le repos au lit prescrit [2] et les séjours prolongés dans l'espace [3]. Une immobilisation de 5 jours d'une jambe suffit à réduire de près de 10% le couple maximal que peut produire volontairement l'extenseur du genou. La surface de section du muscle quadriceps diminue d'environ 4% pendant cette période [4]. Pour des périodes d'immobilisation plus longues, de 4 à 6 semaines, on observe des pertes de masse musculaire encore plus importantes. Par exemple, la surface transversale des muscles fléchisseurs et extenseurs du coude diminue respectivement de 11% [5] et de 20 à 32% [6] et celle des muscles extenseurs du genou de 16% [7].

Cross Education ou effet d'entraînement croisé

En 1894, Edward Scripture a publié avec Theodate Smith et Emily Brown une étude intitulée "Sur l'éducation du contrôle musculaire et de la force" [8]. Les deux co-auteurs étaient également les seuls participants à l'étude. Mme Brown s'est entraînée à la "force musculaire" (entraînement en force) et Mme Smith au "contrôle musculaire" (entraînement technique). L'entraînement a été effectué avec un seul bras à la fois et a duré respectivement 9 et 10 jours. Tant le bras entraîné que le bras non entraîné ont vu leur force s'améliorer de 40% et 25% respectivement. Il s'agissait du premier travail à identifier ce que l'on appelle l'éducation croisée, c'est-à-dire l'amélioration bilatérale de la performance par un entraînement unilatéral.

Nous ne savons toujours pas exactement comment le mécanisme fonctionne. Cependant, il existe deux hypothèses principales pour expliquer comment les adaptations neuronales peuvent conduire à l'éducation croisée [9,10] : La musculation unilatérale pourrait activer des circuits neuronaux qui modifient l'efficacité des voies motrices projetées sur le membre non entraîné. La deuxième hypothèse est qu'il y a des adaptations dans les régions motrices du cerveau qui jouent un rôle spécifique dans le contrôle des mouvements dans le membre entraîné, auxquelles le membre non entraîné peut accéder lors de contractions volontaires de haute intensité.

D'une manière ou d'une autre, nous pouvons utiliser ce mécanisme à notre avantage et de nombreuses études ont déjà été menées sur le thème. L'étude la plus récente reprend l'hypothèse selon laquelle la musculation à un bras pourrait réduire l'étendue des lésions musculaires dans un bras immobilisé si des exercices excentriques sont effectués après l'immobilisation [11]. Pour ce faire, Chen et son équipe ont recruté 36 jeunes hommes en bonne santé. Tous les sujets ont vu leur bras non dominant immobilisé pendant 3 semaines. Ils ont également été divisés en 3 groupes de 12 sujets. Un groupe de contrôle, un groupe excentrique et un groupe concentrique. Pendant la période d'immobilisation de 3 semaines, les groupes excentrique et concentrique ont entraîné leurs fléchisseurs du coude 2 fois par semaine. Le groupe témoin ne s'est pas entraîné. Chaque entraînement consistait en 5 séries de 6 contractions purement excentriques ou purement concentriques à l'aide d'un haltère. La charge a été augmentée d'un entraînement à l'autre, commençant à 20% de la force maximale pouvant être générée isométriquement et atteignant 80% vers la fin de l'étude. La force a été mesurée chaque semaine pour les deux groupes. A la fin de l'étude, tous les sujets ont effectué 5 séries de 6 répétitions avec le bras immobilisé en utilisant leur force isométrique maximale générable.

Résultats

Après la levée de l'immobilisation, la perte de force dans le bras immobilisé était supérieure à 20% dans le groupe témoin qui ne s'était pas entraîné. Dans le groupe qui s'est entraîné de manière purement concentrique avec un seul bras, la perte de force n'était que de 4% et dans le groupe qui s'est entraîné de manière purement excentrique, un gain de force de 3% s'est manifesté dans le bras immobilisé.

Si l'on considère la surface de la section musculaire, la surface de la section du bras immobilisé a diminué de 14% dans le groupe témoin. Dans le groupe excentrique, elle est restée la même alors qu'elle a diminué de 4% dans le groupe concentrique.

Les 30 contractions excentriques dans le bras immobilisé ont entraîné de fortes courbatures dans le groupe témoin, dues à des blessures musculaires. Au niveau moléculaire, les marqueurs des courbatures étaient encore significativement élevés jusqu'à 5 jours après la fin de l'étude par rapport aux deux autres groupes. Le groupe excentrique était le mieux protégé contre les courbatures. L'entraînement excentrique a eu un effet protecteur dans le bras immobilisé, car il a entraîné une réduction des courbatures de 83% par rapport au groupe témoin. Pour le groupe d'entraînement concentrique, l'effet protecteur était de 43%.

Selon la gravité de la blessure, un bras ou une jambe immobilisé ne signifie donc pas qu'une saison d'entraînement ne peut pas être interrompue ou qu'un objectif sportif ne peut pas être atteint malgré tout. Nous pouvons tirer parti du phénomène d'éducation croisée et nous entraîner de manière unilatérale. Il semble que ce type d'entraînement présente un avantage plus important que l'entraînement concentrique. Étant donné que l'entraînement excentrique, mais aussi concentrique, présente des avantages significatifs par rapport à l'absence d'entraînement, cela signifie que vous pouvez réduire la perte de force et de masse musculaire causée par l'immobilisation en cas de blessure avec l'entraînement musculaire unilatéral.

Références :

1. MacDougall JD, Ward GR, Sale DG, Sutton JR. Adaptation biochimique du muscle squelettique humain à l'entraînement et à l'immobilisation à haute résistance. J Appl Physiol Respir Environ Exerc Physiol. 1977;43 : 700-703.
   doi:10.1152/JAPPL.1977.43.4.700
2. Berg HE, Dudley GA, Haggmark T, Ohlsen H, Tesch PA. Effects of lower limb unloading on skeletal muscle mass and function in humans. J Appl Physiol. J Appl Physiol (1985) ; 1991;70 : 1882-1885.
   doi:10.1152/JAPPL.1991.70.4.1882
3. Edgerton VR, Zhou MY, Ohira Y, Klitgaard H, Jiang B, Bell G, et al. Human fiber size and enzymatic properties after 5 and 11 days of spaceflight. doi.org/101152/jappl19957851733. American Physiological Society ; 1995;78 : 1733-1739.
   doi:10.1152/JAPPL.1995.78.5.1733
4. Wall BT, Dirks ML, Snijders T, Senden JMG, Dolmans J, Van Loon LJC. Une perte musculaire squelettique substantielle se produit en seulement 5 jours d'abus. Acta Physiol. John Wiley &amp ; Sons, Ltd ; 2014;210 : 600-611.
   doi:10.1111/APHA.12190
5. Yue GH, Bilodeau M, Hardy PA, Enoka RM. Task-dependent effect of limb immobilization on the fatigability of the elbow flexor muscles in human. Exp Physiol. John Wiley &amp ; Sons, Ltd ; 1997;82 : 567-592.
   doi:10.1113/EXPPHYSIOL.1997.SP004048
6. Vandenborne K, Elliott MA, Walter GA, Abdus S, Okereke E, Shaffer M, et al. Longitudinal study of skeletal muscle adaptations during immobilization and rehabilitation. Nerve musculaire. Muscle Nerve ; 1998;21 : 1006-1012.
   doi:10.1002/(sici)1097-4598(199808)21:8<1006::aid-mus4>3.0.co;2-c
7. Hather BM, Adams GR, Tesch PA, Dudley GA. Réponses musculaires squelettiques à la suspension du membre inférieur chez l'homme.
   doi.org/101152/jappl19927241493. 1992;72 : 1493-1498.
   doi:10.1152/JAPPL.1992.72.4.1493
8. Scripture EW, Smith T, Brown E. On the education of muscular power and control. Stud from Yale Psychol Lab. 1894;2 : 114-119. Disponible:
   echo.mpiwg-berlin.mpg.de/ECHOdocuView?url=/permanent/vlp/lit23174/index.meta%0A
   physiology.org/doi/10.1152/physrev.2001.81.4.1725
9. Lee M, Carroll TJ. Cross education : Possible mechanisms for the contralateral effects of unilateral resistance training. Sport Med. Adis International Ltd ; 2007;37 : 1-14.
   doi:10.2165/00007256-200737010-00001
10. Ruddy KL, Carson RG. Voies neurales médiatrices de l'éducation croisée de la fonction motrice. Front Hum Neurosci. Frontiers Media S. A. ; 2013;7 : 397.
    doi:10.3389/FNHUM.2013.00397/BIBTEX
11. Chen TC, Wu S-H, Chen H-L, Tseng W-C, Tseng K-W, Kang H-Y, et al. Effects of Unilateral Eccentric versus Concentric Training of Non-Immobilized Arm During Immobilization. Med Sci Sports Exerc. 2023;
    doi:10.1249/MSS.0000000000003140