Effets de l’exercice excentrique associé à une restriction du flux sanguin sur l’activation neuromusculaire, l’oxygénation micro-vasculaire et l’effet de séquence

 

Introduction

Au cours d'un exercice de résistance, le débit du sang circulant vers les muscles est restreint par l'augmentation des pressions intramusculaires entraînant une réduction de l’oxygénation musculaire considérée comme étant responsable de réactions hypertrophiques musculaires. Ainsi, l'état d'oxygénation musculaire au cours de l'exercice peut jouer un rôle important dans les réponses hypertrophiques. Les actions excentriques sont traditionnellement associées aux lésions musculaires induites par l'exercice (EIMD), caractérisées par une perte prolongée de la force musculaire, le développement de douleur musculaire, l'augmentation des enzymes intramusculaires sériques et la perte de l'amplitude des mouvements. Cependant, lors d'exercices musculaires ultérieurs à des exercices excentriques, la douleur et les lésions musculaires associées sont atténuées, un phénomène qui a été nommé l’effet de séquence (RBE) (Nosaka et Clarkson 1995). Une combinaison d'adaptations neurales, mécaniques et cellulaires a été proposée mais les mécanismes responsables de l'effet de protection fourni par l'EBR n'ont pas été élucidés. Bien que l'EBR ait été largement démontrée dans des épisodes excentriques maximaux successifs, il a également été démontré que l'exercice excentrique sous-maximal peut également déclencher l'EBR avec peu ou pas de signes de lésion musculaire résultant de la période d'exercice initiale sous-maximale. Étant donné l'association entre l'exercice excentrique et l'EBR, on pourrait supposer que l'ajout d’un flux sanguin restreint (RFB) à l'exercice excentrique pourrait augmenter l'EBR.
 

Objectif

Le but de cette étude était d'examiner les réponses d'activation neuromusculaire et d'oxygénation micro-vasculaire durant un épisode d'exercice excentrique associée à un BFR, pour déterminer également si l'exercice excentrique de faible intensité avec BFR fournirait une EBR significative contre les dommages musculaires induits par l'exercice excentrique maximal. On a émis l'hypothèse qu'un exercice excentrique avec BFR entraînerait une plus grande activation neuromusculaire par rapport à l'exercice excentrique seul. Il a également été émis l'hypothèse qu'un exercice excentrique avec BFR entraînerait un état d'oxygénation micro-vasculaire plus faible tout en augmentant simultanément le volume sanguin dans le muscle actif en raison de la restriction utilisée dans la condition BFR. En outre, nous avons émis l'hypothèse que l'exercice excentrique de faible intensité avec BFR fournirait un plus grande EBR que l'exercice excentrique de faible intensité seul.
 

Méthodes

Vingt-quatre participants (n = 24, âge = 22,8 ± 2,3, taille = 177 ± 7,8 cm, poids = 81,3 ± 9,3 kg) se sont portés volontaires pour participer à cette enquête. Ils se sont abstenus de faire de l'exercice 72h avant leur participation. À l'arrivée au laboratoire les participants ont été assignés au hasard à l'un des trois groupes, soit exercice excentrique de faible intensité (LI), de faible intensité avec BFR (LI-BFR), ou un groupe de contrôle (CON). Les participants se sont ensuite reposés pendant 5 minutes. A suivi une mesure de leur tension artérielle. Le groupe témoin a ensuite été autorisé à partir. Les participants du groupe LI ou LI-BFR ont été équipés d'électromyographie de surface et de spectroscopie infrarouge fin de mesurer respectivement l'activation neuromusculaire et l'oxygénation micro-vasculaire du tissu musculaire actif, ainsi que d’un électrocardiogramme pour surveiller la fréquence cardiaque pendant l'exercice.

Protocole d’exercice excentrique sous maximal : La ROM (amplitude) du genou a été réglée de l'extension complète du genou à 90 ° de flexion et la vitesse de contraction a été fixée à 30 °/s, résultant en une contraction excentrique d'environ 3 s suivie d'une phase concentrique au cours de laquelle le membre est ramené passivement à l'extension complète. L'intensité était de 30% du moment excentrique maximal, qui a été déterminée lors de l'évaluation préexercice. Les participants ont reçu une rétroaction visuelle en temps réel sur un écran d'ordinateur. Le protocole d'exercice consistait en un ensemble de 30 répétitions et trois séries de 15 répétitions, avec une récupération de 1 min entre chaque série. Avant l'exercice de pré-conditionnement, pour les participants affectés au groupe LI-BFR, un garrot a été positionnée au tiers distal de la cuisse. Pour chaque participant, la pression d'occlusion externe correspondait à 130% de la tension artérielle systolique au repos.

Exercice excentrique maximal : Quatre-vingt-seize heures après la visite initiale, tous les groupes (LI, LI-BFR et CON) ont effectué un exercice excentrique maximal des extenseurs du genou. Avant l'exercice excentrique maximal, tous les sujets ont effectué une série d'évaluations incluant la ROM au niveau de l'articulation du genou, la douleur musculaire, la circonférence de la cuisse et le MVIC (contraction isométrique volontaire maximale). Pour l'exercice excentrique maximal, la ROM du genou a été réglée de l'extension complète du genou à 90 ° de flexion. Chaque exercice excentrique consistait en six séries de dix répétitions excentriques maximales effectuées à 30 ° / s. La période de repos entre les contractions était de 5 s pendant laquelle l'articulation du genou était passivement déplacée de 90 ° de flexion à l'extension complète. Les participants ont bénéficié de 2 minutes de repos entre chaque série. Immédiatement après la fin de l'exercice excentrique, les participants ont répété les évaluations préexercice. En plus des mesures immédiates réalisées après l'exercice, tous les groupes ont rapporté les mesures de récupération incluant la ROM, la circonférence de la cuisse, la douleur musculaire et le MVIC, 24, 48, 72 et 96 h après l'exercice.
 

Résultats

Electromyographie de surface :

• Augmentation significative de l’activation du vaste latéral et du vaste médial pendant la 3^ème et la 4^ème série en comparaison à la première.
• Différence significative de l’activation neuromusculaire dans le vaste médial pendant les séries 2 et 3 dans le groupe LI-BFR résultant d’une meilleure activation en comparaison au groupe LI.
• Dans le groupe LI-BFR, la 2^ème série présente une meilleure activation que la 1ère.

Spectroscopie infra-rouge :

• Pendant la 2^ème, 3^ème et 4^ème série la désoxy-hémoglobine était plus élevée dans le groupe LI-BFR que dans le groupe LI. De plus, dans le groupe LI-BFR, les séries ont entraîné des changements significativement plus importants dans l’oxygénation micro-vasculaire que pendant les repos 1, 2, 3 et 4.
• Les résultats concernant la [THC] (concentration d’hémoglobine totale) ont révélé une augmentation plus importante de [THC] dans le groupe LI-BFR par rapport au groupe LI au repos 1, 2, 3 et 4. De plus, dans le groupe LI-BFR, les repos 1, 2, 3 et 4 se sont révélés significativement plus élevés en ce qui concerne la [THC] en comparaison aux séries 1, 2 et 3. Enfin, dans le groupe LI le repos 4 a entraîné une variation significativement plus importante de [THC] par rapport au repos 1 (voir figures 3, 4).

Dommages musculaires et fonction :

Il n'y avait pas de différence significative dans le moment de la MVIC des extenseurs du genou entre les groupes avant l'exercice excentrique maximal. Immédiatement après l'exercice excentrique maximal, tous les groupes ont montré une diminution significative du moment MVIC. Cette diminution a été significativement atténuée pour les groupes LI et LI-BFR par rapport au groupe CON. De plus, le groupe CON a montré une diminution importante du moment MVIC au 1er, 2ème, 3ème et 4ème jour, après l’exercice excentrique maximal. 
Pour l’évaluation de la douleur, il a été montré une augmentation significative de la douleur au 1er, 2ème et 3ème jour de récupération en comparaison à celle évaluée lors de l’exercice excentrique pré-maximal. 
Il a été observé une diminution significative de la ROM immédiatement après l'exercice excentrique maximal pour le groupe LI-BFR et le groupe CON ; il n'y avait pas de différence entre les groupes immédiatement après les contractions excentriques maximales. Pour le groupe CON, la ROM est restée inférieure au jour 1 de récupération par rapport aux mesures initiales
Il n'y avait pas de différence dans la circonférence de la cuisse avant les contractions excentriques maximales entre les groupes. Dans l'ensemble, il y a eu une augmentation significative de la circonférence mi-cuisse entre le préexercice et immédiatement après l'exercice, au 1er et au 2ème jour de récupération. 

Discussion

Les résultats ont montré qu’une augmentation plus importante de la désoxy-hémoglobine a été mise en évidence dans le groupe LI-BFR par rapport au groupe LI suggérant une plus grande extraction de l'oxygène. Ces résultats indiquent que l'exercice excentrique IL-BFR peut entraîner un stress métabolique plus important que l'exercice excentrique LI, ce qui pourrait contribuer à la différence de l'activation neuromusculaire observée.

Il n'y avait pas de différence dans l'EBR conférée par le LI ou le LI-BFR lorsqu'un épisode excentrique maximal était effectué. Ce manque de différence dans l'EBR a été observé en dépit des constatations indiquant un stress métabolique accru et une altération de l'activation neuromusculaire entre LI-BFR et LI. L'environnement intramusculaire hypoxique et l'augmentation du stress métabolique communément associée au RFB a été théorisée comme entraînant une élévation des hormones systémiques, une augmentation de la production d'espèces réactives de l'oxygène (ROS), une augmentation du stress cellulaire et un gonflement cellulaire. Bien que le ou les mécanismes précis responsables de l'EBR ne soient pas complètement compris, on suppose qu’elle est associée à une combinaison d'adaptations neuronales, mécaniques et cellulaires. Il a été suggéré que les adaptations cellulaires pouvaient inclure une augmentation de la synthèse des protéines et une augmentation des protéines de stress ; il existe en effet une accumulation intracellulaire de HSP dans les zones endommagées. Les HSP sont exprimés en réponse à des contraintes cellulaires. HSP 70 est l'une des protéines de stress les plus étudiées et a été identifiée comme jouant un rôle dans la réparation et la stabilisation des protéines stressées et endommagées. Il a été suggéré que l'expression de HSP induite par l'exercice sert à la fois à faire face aux dommages musculaires immédiats mais également à se protéger contre une attaque subséquente d'actions musculaires potentiellement dommageables. Paulsen et al. (2009) ont étudié l'accumulation et l'expression de HSP après deux épisodes d'exercice excentrique maximal. Ils ont constaté que malgré les dommages moins importants infligés lors de la deuxième sollicitation, les niveaux de HSP étaient plus élevés. Ils ont alors suggéré la possibilité qu’une quantité HSP accrue appuyait l’hypothèse de son rôle protecteur et donc sa contribution à l'EBR

Lowery et al. (2014) ont étudié l’impact du BFR et de son positionnement au sein d’une planification d’entrainement et ont constaté que celui-ci pouvait être utilisé en combinaison avec un entraînement de résistance à haute intensité de manière périodique pour obtenir une amélioration significative de la masse et de la force musculaires ; sans que le fait de le positionner avant ou après certaines séquences n’ai de répercutions. Cependant, il est nécessaire de prendre en considération la transition de l'exercice BFR de faible intensité vers un exercice de haute intensité, car des dommages musculaires peuvent survenir dans la mesure où la force des tendons peut ne pas être adéquat.
 

Conclusion

En conclusion, l'addition de BFR à l'exercice excentrique de faible intensité a entraîné une augmentation significative de la réponse au stress métabolique, ainsi que de l'activation neuromusculaire. Ces résultats suggèrent l'utilisation potentielle de l'adjonction de RFB à un exercice excentrique de faible intensité comme moyen d'augmenter le stimulus métabolique et de modifier le recrutement neuromusculaire par rapport à l'exercice excentrique de faible intensité, ce qui peut potentiellement entraîner des réponses hypertrophiques altérées. De plus, d'après les réponses observées dans les marqueurs indirects de lésions musculaires évaluées dans cette étude, il n'y a pas de différence dans l'EBR conférée par le LI ou le LI-BFR ; Cependant, ils ont tous les deux fourni une RBE significative par rapport au contrôle. Ces résultats peuvent potentiellement être utiles pour l'incorporation du BFR dans un protocole d'entraînement de résistance traditionnelle. 
 

Article original

The effet of eccentric exercise with blood flow restriction on neuromuscular activation, microvascular oxygenation, and the repeated boot effect, Lauver et Al. Eur J Appl Physiol 2017.  

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