Diminution du contrôle supra-spinal et de la fonction neuromusculaire contrôlant l'articulation de la cheville chez les athlètes présentant une instabilité chronique de la cheville

Les entorses à la cheville sont l'une des blessures sportives les plus fréquemment signalées (Chan et al. 2011). Une entorse de la cheville peut entraîner une diminution de la fonction neuromusculaire des muscles de soutien (Hertel 2000) et par conséquent une instabilité chronique de la cheville (CAI= chronic ankle instability) affectant la performance des athlètes (Yeung et al.1994; Hiller et al.2011). Les CAI semblent entraîner une réduction de l'apport sensoriel, suivie de la réorganisation et de l'altération du recrutement des unités motrices. Des études sur le sujet ont fréquemment utilisé des compétences d'atterrissage pour analyser l'effet des CAI sur l'activation musculaire (Delahunt et al.2006; Allet et al.2017; Brown et al.2012). Cependant, ces études n'ont pas complètement abordé le changement de l'excitabilité cortico-motrice des CAI. Par conséquent, la contribution des mécanismes neuronaux aux changements induits par l’instabilité chronique de cheville dans le contrôle moteur n'a pas été différenciée en fonction des niveaux du système nerveux central (SNC). 

Il a été démontré que les participants avec CAI ont des déficits dans la phase de contact avec le sol pendant le saut, le point où un certain nombre d'événements neuromusculaires sont activés en préparation de l'impact au sol (Neptune et al. 1999). Le mouvement modifié du genou ou de la cheville après une blessure peut entraîner l'adaptation du SNC (Ward et al. 2015). En particulier, des études ont rapporté qu'une altération du SNC après une blessure chronique au ligament croisé antérieur (LCA) (Kapreli et Athanasopoulos 2006), ou une entorse chronique de la cheville peut être associée à une réorganisation supra-spinale (Needle et al. 2013; Pietrosimone et Gribble 2012).

 L'étude de l'excitabilité cortico-spinale ou cortico-motrice reste limitée. La plupart des études sur le CAI se sont concentrées sur la structure, la fonction et la performance (Allet et al. 2017). Peu d'études ont confirmé l'hypothèse que les altérations du SNC résultent des adaptations du CAI (Sefton et al.2008). Pietromone et Gribble (2012) ont observé que le CAI est associé à un déficit de l'excitabilité cortico-motrice du muscle péroné long (PL) (= long fibulaire). Néanmoins, le mécanisme sous-jacent de la façon dont l'excitabilité cortico-motrice affecte la fonction neuromusculaire reste incertain. 
 
Cette étude visait à évaluer le contrôle central et neuromusculaire chez les athlètes avec CAI fonctionnel. L'excitabilité cortico-motrice des principales zones motrices contrôlant les muscles autour de l'articulation de la cheville et l'activité musculaire de la cheville ont été mesurées. Nous avons émis l'hypothèse que les différences pourraient être déterminé concernant l'excitabilité cortico-motrice et la fonction neuromusculaire entre les groupes CAI et non CAI.
 
METHODES
 

• Pour obtenir l'échantillon de l’étude, un total de 116 athlètes de basket-ball et de volley-ball avec CAI et sans CAI (non-CAI) ​​ont été sélectionnés à partir du campus universitaire et des clubs sportifs affiliés. Un total de 19 athlètes présentant une instabilité chronique de la cheville (CAI) et 19 athlètes non blessés (non CAI) ont ensuite été inscrits à l'étude (tableau 1). 
• Les participants ont été classés dans les groupes CAI et non CAI à l'aide d'un questionnaire sur les antécédents de blessure à la cheville et d'un outil d'instabilité de la cheville en 30 points (CAIT). Le groupe non-CAI n'avait pas d'antécédent d'entorse de la cheville ou de symptômes d'instabilité et a enregistré un score CAIT ≥ 28. Le groupe CAI avait des antécédents d'entorse de la cheville droite importante (au moins une fois), une sensation de cheville instable et un score CAIT ≤ 24. De plus, le groupe CAI a démontré un anterior drawer test etun talar tilt testcliniquements négatifs lors de l'examen orthopédique (Hiller et al. 2006). Tous les participants étaient dominant du côté droit pour contrôler la mesure corticale. Le membre supérieur dominant a été défini à l'aide de l'échelle d'Edimbourg Handedness Inventory, et le membre inférieur avec lequel les participants ont indiqué qu'ils préféreraient frapper une balle ou dessiner un chiffre 8 sur le sol (Li et al.2018). 
• De plus, les participants ont été exclus de l'étude s'ils ont signalé des antécédents de les éléments suivants: (1) blessure aiguë aux membres inférieurs, (2) fracture ou chirurgie à l'un ou l'autre des membres inférieurs et (3) échec du dépistage de sécurité pour la stimulation magnétique transcrânienne (TMS) (Rossi et al.2009).
• L'excitabilité cortico-motrice a été évaluée à l'aide de la TMS. Une plateforme de force et l'électromyographie sans fil (EMG) ont été utilisés pour enregistrer l'activité musculaire contrôlant l'articulation de la cheville lors du premier contact (IC) d’un atterrissage de saut.
• Un dynamomètre isocinétique a été utilisé pour évaluer la force musculaire, la contraction musculaire maximale volontaire et le sens de la position articulaire. 
• Les muscles tibialis anterior (TA), peroneus longus (PL) et gastrocnemius medialis (GM) ont été évalués. Une fois l'EMG configuré, les participants se sont assis dans le fauteuil TMS et le point chaud pour la stimulation a été trouvé sur le cortex moteur primaire gauche. Les points chauds de ces muscles ont été identifiés dans des études connexes (Fisher et al. 2016; Pietrosimone et Gribble 2012). Le plus grand potentiel moteur évoqué (MEP) et le seuil du moteur au repos (rMT) ont été déterminés (Fig.1).
• La latence a été enregistrée à partir de la durée entre l'impulsion TMS et le début de l'activité EMG (Maeda et Pascual-Leone 2003). Ces procédures ont été répétées pour chacun des trois muscles avec un repos de 15 minutes entre les mesures musculaires. 
• L'activité musculaire des muscles TA, PL et GM a été enregistrée pendant le test de saut d'atterrissage pour quantifier l'activation musculaire avant le contact avec le pied (Mrdakovic et al.2008). 
• La méthode de jump landing comportait trois étapes. Tout d'abord, le participant s'est tenu sur une plateforme en bois de 30 cm et a placé ses mains sur sa taille. Ensuite, le participant est passé d’une position de jambe tendu à genou fléchi à 90 ° (hanches en position neutre) après avoir vu le premier signal lumineux. Enfin, le participant a effectué un saut d'atterrissage unipodal après avoir vu le deuxième signal lumineux (Fig.2). Les participants ont réalisés trois essais avec au moins 30 s de repos entre chaque répétitions.
• Les mesures de résistance isocinétique (concentrique / concentrique) de la dorsiflexion de la cheville, de la flexion plantaire, de l'inversion et de l'éversion ont été déterminées à l'aide d'un dynamomètre isocinétique Biodex à des vitesses de 120 ° par seconde. L'ordre des mouvements a été randomisé et chaque mouvement d'essai a été suivi d'au moins 2 minutes de repos. 
• Le sensibilité de position de l'articulation de la cheville a été évalué dans les quatre mouvements cardinaux (dorsiflexion de la cheville, flexion plantaire, inversion et éversion) à l'aide du dynamomètre isocinétique Biodex en mode passif. Les participants ont été installés comme décrit précédemment (Willems et al. 2002), puis ont reçu un bouton d'arrêt à tenir avant de se couvrir les yeux d'un bandeau. La cheville a ensuite été passivement déplacée par le dynamomètre jusqu'à l'angle cible, maintenue pendant 10 s et replacée dans la position de départ. Pendant la prise de 10 s, les participants ont été invités à se concentrer sur la position de leur cheville et de leur pied. Ensuite, la cheville a été passivement déplacée dans la direction cible, et les participants ont appuyé sur le bouton d'arrêt lorsqu'ils ont estimé que l'angle testé avait été reproduit. Trois essais pour chacun des quatre mouvements ont été effectués à une vitesse de 5 ° s − 1. Les angles cibles ont été définis comme suit: inversion à 10 °, éversion à 30 °, dorsiflexion à 15 ° et flexion plantaire à 30 ° (Willems et al. 2002). Tous les tests de position ont été effectués de la même manière et au hasard. L'erreur en degrés a été enregistrée pour analyse.
• L'excitabilité corticomotrice des muscles TA, PL et GM est présentée comme rMT, MEP et Lat (Fig. 3). Ces variables ont été enregistrées au repos. Le rMT peut représenter l'excitabilité membranaire des neurones corticospinaux et des interneurones se projetant dans le cortex moteur, et le MEP peut refléter l'intégration du tractus corticospinal et l'excitabilité du cortex moteur (Kobayashi et Pascual-Leone 2003 2003). La latence révèle le temps de conduction corticomotrice des signaux envoyés des circuits corticaux au muscle périphérique (Maeda et Pascual-Leone 2003). 
• La fonction musculaire a été évaluée par le temps d'apparition musculaire et la moyenne de l'activité EMG du test d'atterrissage par saut, enregistrée à partir des muscles TA, PL et GM. Le début et l'amplitude de l'activité EMG avant l'atterrissage ont révélé les stratégies de préparation anticipées par le CNS (Santello et McDonagh 1998). La force musculaire, c'est-à-dire le couple maximal, a été normalisée avec le poids corporel.

 
RESULTATS

• Le groupe CAI avait un score CAIT significativement plus faible (p = 0,001) que le groupe non-CAI.
• L'excitabilité corticomotrice, évaluée par TMS, ne différait pas entre les groupes lorsque la RMT pour tous les muscles a été évaluée. 
• Le MEP normalisé dans le groupe CAI avait des valeurs significativement inférieures par rapport au groupe non-CAI en ce qui concerne les muscles TA (p = 0,026) et PL (p = 0,003) (tableau 2). 
• De plus, le groupe CAI a montré une durée de latence significativement plus longue concernant les muscles TA (p = 0,049) et GM (p = 0,027) (tableau 2).
•  L'EMG, enregistré 200 ms avant le contact initial lors du test de saut d'atterrissage, a montré une activité significativement moindre des muscles PL (p <0,001) dans le CAI par rapport au groupe non-CAI (tableau 3). 
• Aucune différence de groupe n'a été trouvée dans le temps jusqu'au pic de couple ou dans le sens de la position commune. 
• Cependant, un couple de pointe significativement plus faible a été trouvé dans le muscle dorsiflexeur (p = 0,019) dans le groupe CAI (tableau 4). 

• Les corrélations entre l'excitabilité corticomotrice et les fonctions neuromusculaires ont été rapportées en sélectionnant la même fonction musculaire. Les muscles tibial antérieur, dorsiflexeur et inverseur ont été rapportés ensemble; le péroneus longus et le muscle evertor et le gastrocnemius medialis et le fléchisseur plantaire. Nous avons trouvé des corrélations modérées entre l'excitabilité corticomotrice et les fonctions neuromusculaires dans les deux groupes. Alors que le groupe non-CAI a montré des corrélations modérées entre les muscles autour de l'articulation de la cheville, le groupe CAI avait une corrélation uniquement dans le muscle TA (tableau 5).

 
IMPLICATION CLINIQUE
 
Nos résultats soutiennent l'hypothèse selon laquelle une blessure périphérique pourrait affecter le contrôle cortical (Kapreli et Athanasopoulos 2006; Ward et al. 2015). Les cliniciens peuvent utiliser ces informations pour élaborer des stratégies de réadaptation, introduire des programmes d'entraînement spécifiques qui influencent à la fois les performances musculaires et l'excitabilité corticomotrice afin de rétablir des schémas de contrôle moteur réguliers et de prévenir les blessures récurrentes à la cheville. En particulier, l'entraînement des habiletés motrices des muscles contrôlant la cheville devrait être introduit dans le protocole de réadaptation, car les tâches d'entraînement axées sur les objectifs peuvent induire des changements fonctionnels comportementaux et neuromodulateurs (Gallasch et al.2009). L'entraînement des habiletés motrices implique des changements dans l'excitabilité corticale ainsi que la réorganisation corticale, et il peut jouer un rôle important dans la réadaptation musculo-squelettique (Boudreau et al. 2010). Nos résultats ont démontré des changements d'excitabilité corticomotrice, notamment une diminution de l'excitabilité corticomotrice dans le muscle PL et un temps de conduction retardé dans le muscle TA chez les athlètes présentant une instabilité chronique de la cheville. Par conséquent, il est recommandé de suivre un entrainement en motricité.
 
LIMITES
Notre étude a démontré une réduction du temps de conduction depuis le cerveau vers le muscle cible. Cependant, cette étude n'a pas pu préciser si le déficit s'est produit à la boucle vertébrale ou à la jonction neuromusculaire. Par conséquent, des travaux supplémentaires sont recommandés pour mesurer le réflexe H, représentant l'excitabilité du pool de motoneurones dans la boucle vertébrale. Cela appuierait nos conclusions et vérifierait le mécanisme sous-jacent à cette adaptation. 
De plus, dans la présente étude, des données d'excitabilité corticomotrice ont été collectées alors que les participants étaient au repos. Les données recueillies pendant le mouvement en révéleraient plus sur le contrôle cortical pendant l'activité fonctionnelle. De plus, la mesure de l'excitabilité corticomotrice et des fonctions neuromusculaires au niveau des articulations de la hanche et du genou serait un avantage pour évaluer la mauvaise adaptation du contrôle supraspinal et du comportement sous-jacent de l'IA. 
 
 
CONCLUSION 

• Les athlètes avec CAI ont démontré des déficits corticaux et neuromusculaires qui se sont manifestés par une diminution de l'excitabilité corticomotrice, certains déficits d'activité musculaire et un manque de corrélation entre les fonctions corticales et neuromusculaires.
• De plus, les résultats des contrôles involontaires (EMG enregistrés) et volontaires (force musculaire) dans l'IAO étaient corrélés. Par conséquent, les déficits à la périphérie résultant de CAI ont affecté à la fois le contrôle neuromusculaire et l'excitabilité corticomotrice, en particulier dans les muscles PL et TA. Cela suggère une occurrence inadaptée parmi les athlètes avec CAI, qui pourrait préserver l'homéostasie des mouvements du corps; cependant, ce phénomène pourrait augmenter le risque de blessures récurrentes à la cheville.

L'étude:
Decreased supraspinal control and neuromuscular function controlling the ankle joint in athletes with chronic ankle instability
European Journal of Applied Physiology https://doi.org/10.1007/s00421-019-04191-w
Ampika Nanbancha ; Jarugool Tretriluxana ; Weerawat Limroongreungrat ; Komsak Sinsurin