Examen de l’entrainement avec restriction vasculaire en rééducation d'une chirurgie reconstructive du ligament croisé antérieur
L'atrophie musculaire du quadriceps, la perte de force et les déficits d'activation peuvent être combattus avec un entraînement BFR à faible charge. L’entraînement en résistance passif et en aérobie et à faible charge peut stimuler le développement du volume, de la force, de l’endurance musculaires et améliorer l'activation musculaire sans sollicitation articulaire excessive.
INTRODUCTION :
La prévalence et la gravité des atteintes du ligament croisé antérieur (LCA) en font une des structures les plus couramment étudiées. Ceci explique la constante évolution des techniques chirurgicale, des stratégies de prévention et de rééducation.
L'atrophie musculaire faisant suite à une intervention chirurgicale est une problématique importante5-8 et il est évident en postopératoire que les dommages articulaires subit durant l’opération servent de contre-indications aux exercices avec charges lourdes pour retrouver de la force et du volume musculaires16,18. Ce qui impose aux cliniciens de trouver des alternatives.
L’entrainement avec restriction du débit sanguin (Blood Flow Restriction (BFR)) a été proposée comme outil de rééducation précoce après une chirurgie du LCA.19,20
Une méta-analyse récente a indiqué que l’entrainement à faible charge avec BFR est un outil de réadaptation clinique sûr et efficace lorsqu'elle est appliquée correctement.22
Cependant, les différents moyens par lesquels le BFR peut affecter les nombreuses conséquences de la chirurgie du LCA n'ont pas été discutés en détail.
Par conséquent, l'objectif de cet étude est d'examiner les conséquences de la chirurgie de reconstruction du LCA et de discuter de la manière dont le BFR peut être utilisé pour cibler des aspects spécifiques du processus de réadaptation.
QUESTIONS ACTUELLES ET CONSÉQUENCES DE LA RECONSTRUCTION DU LCA :
• Atrophie musculaire et perte de force :
Une articulation reconstruite ou déficiente en LCA se caractérise par une diminution de la force musculaire24, qui est attribuée à l’atrophie25,26 et à une activation musculaire altérée.27,28
Une récente étude prospective examinant le volume musculaire des membres inférieurs avant et après une chirurgie de reconstruction du LCA a montré une atrophie de 15% du vastus lateralis et du rectus femoris par rapport au membre controlatérale.5
En outre, l’atrophie persiste malgré l’amélioration de l'activation et de la force musculaire, ce qui explique en grande partie la faiblesse constatée au cours des 12 premières semaines suivant la chirurgie.7
Un déficit de 20% de la force musculaire normale du quadriceps a été rapporté 6 mois après la reconstruction du LCA31, et peut persister plus de 2 ans après l’opération.8
De plus en plus de preuves démontrent que des faiblesses musculaires peuvent être observées dans les muscles quadriceps de patients asymptomatiques ayant retrouvé leur niveau normal d’activité.31-33
• Mécanismes d'atrophie musculaire et de perte de force :
L'atrophie est observée au début de la période postopératoire dans le membre affecté et est due à des processus intrinsèques tels qu’une baisse de la synthèse des protéines musculaires et une augmentation de la dégradation, qui contribuent probablement aux modifications de l'équilibre protéique musculaire et à la perte de masse.39,41,42
Il a également été constaté que cette courte période d'inutilisation diminuait le taux de synthèse des protéines myofibrillaires et induisait une résistance anabolique à l'ingestion de protéines.11
D'autres aspects tels que la réduction de la fonction mitochondriale, de l'expression génique44 et de la prolifération des cellules satellites45 dans le vastus médialis ont été associés à une atrophie musculaire.
La perte de force est généralement plus importante que la perte de masse musculaire46, et est imputable aux déficits d’activation volontaire suivant la chirurgie du LCA.47
Ces déficits de coordination neuromusculaire peuvent persister 12 mois après l'opération.
Compte tenu des effets débilitants de la perte de force musculaire sur la fonction physique, les objectifs principaux de la rééducation du LCA sont de retrouver le volume, la force et le niveau d’activation initial pour rétablir une activité fonctionnelle physique normale.50
PRINCIPES DE RÉADAPTATION DU LCA :
Le principal objectif de la réadaptation est de ramener une personne à une fonction normale avec un faible risque de récidive.
Pour y parvenir, les muscles du genou et de la hanche doivent être suffisamment solides pour faire face aux exigences auxquelles l’individu sera soumis lors de l’exécution de tâches plus exigeantes.53 Les synergies de coactivation doivent être en mesure de répondre aux courts délais nécessaires à la stabilisation des mouvements dynamique.49,54,55
La récupération de la force est un élément fondamental pour pouvoir réduire les contraintes de cisaillement et de torsion sur le LCA lors de l’exécution de tâche associées à des changements imprévus de direction couramment observés dans le sport.
• Pourquoi les charges lourdes sont-elles contre-indiquées ?
Le développement de la force musculaire nécessite généralement le recrutement répété d'unités motrices à seuil élevé pour induire la réponse physiologique nécessaire.57
Pour y parvenir, il est recommandé de travailler à des charges avoisinantes les 70% de la charge maximale (1RM).58 Cependant, dans le cadre d’une réhabilitation du LCA, ce travail engendre des contraintes de traction pouvant être fatales pour la greffe.34
De plus, des lésions de l’os sous-chondrales, ont été rapportées chez plus de 80% des patients présentant une rupture complète du LCA63,64 et ont été associés à des lésions méniscales.65
De telles pathologies associées à une reconstruction du LCA vont réduire considérablement la capacité portante de l'articulation.
Cependant, plus le muscle est inactif longtemps, plus il a tendance à s'atrophier.43 Pour assurer la réussite de la rééducation du LCA et réduire les délais de récupération, il semble logique de trouver une alternative.
• Entrainement avec restriction de flux sanguin. Application et adaptations :
Au cours des 20 dernières années, l’exercice avec BFR a émergé en tant que nouvelle méthode d’entrainement. Il implique une restriction partielle du flux artériel et totale du flux veineux par l’intermédiaire d’un garrot.66
Les premières recherches ont révélé la capacité des BFR à stimuler l'hypertrophie musculaire et les gains de force lorsqu'ils sont associés à des exercices d'aérobie à faible résistance.70,71Cette capacité hypertrophique fait du BFR un outil de rééducation de choix pour les sujets nécessitant une restauration des fonctions musculaires mais dans lesquelles une charge importante est contre-indiquée.21
Une récente méta-analyse a examiné l'utilisation en tant qu'outil de rééducation clinique et rapporte que l'entraînement BFR à faible charge était plus efficace pour augmenter la force musculaire que l'entraînement à faible charge seul.22
BFR dans la réadaptation du LCA. Aperçu des données actuelles :
Dans le contexte de la rééducation des lésions du LCA, l’utilisation de l’entraînement BFR semble très prometteuse.
- Le BFR utilisé de manière passive (4 jours après la chirurgie, 5 séries de BFR à 5 min à 238 mm Hg pendant 10 jours) a atténué l’atrophie de la musculature du genou de 50%.20
- Une étude prospective menée chez des patients ayant subi une reconstruction du LCA a montré des augmentations plus importantes de l’aire de section transversale (CSA) et de la force musculaire lors de la mise en œuvre d'un entraînement musculaire à faible charge avec BFR modéré au cours des 16 premières semaines suivant l'opération.19
- Dans une étude de cas sur une athlète féminine après une chirurgie du LCA sur une période de 12 semaines, les auteurs ont signalé une augmentation de la taille du périmètre du membre affecté ainsi qu'une augmentation des scores de l'échelle fonctionnelle des membres inférieurs (LEFS) par rapport aux valeurs obtenues avant la chirurgie.88
Ce résumé des recherches en cours sur le BFR dans la rééducation du LCA et les périodes de déchargement montre son potentiel d'utilisation en tant qu'outil de rééducation. En particulier, la nature à faible charge de l’entraînement BFR peut être essentielle au début de la phase postopératoire pour augmenter la force musculaire du quadriceps, l’hypertrophie, l’endurance et l’activation volontaire.
BFR en réadaptation du LCA : Un modèle progressif.
- Phase 1 : postopératoire précoce avec BFR
Il est suggéré que le BFR utilisé passivement provoque un gonflement cellulaire évident après la libération du brassard.74 Un tel gonflement cellulaire aigu peut stimuler la synthèse des protéines et empêcher la dégradation90,91, ce qui pourrait stimuler les effets anaboliques des BFR décrits précédemment.74
Les BFR peuvent être appliqués en utilisant un protocole de 5 séries d'occlusion de 5 minutes suivies de 3 minutes de repos et de reperfusion.85,86,93
De plus, le travail isométrique volontaire pendant le BFR peut augmenter le stress métabolique pouvant contribuer au processus d'hypertrophie66,74 servant de tremplins préparatoires à la réhabilitation ultérieure à faible charge.
A ce stade, il semblerait qu’un seuil de pression équivalent à la pression occlusive (LOP) soit nécessaire pour être efficace. Une étude a utilisé une pression plus basse, et n’a pas rapporté de résultats significatifs.86
Bien qu'il s'agisse d'un concept novateur, des études combinant la stimulation électrique neuromusculaire (NMES) de faible intensité et un BFR ont révélé une augmentation de la taille et de la force musculaire.98,99
- Phase 2 : ambulation postopératoire avec BFR.
Le travail isotonique agit comme une condition préalable à la reprise de la force et de la taille musculaires lors de la rééducation avec résistance à faible charge. Les tâches de marche avec BFR peuvent aider à atteindre les objectifs de cette phase.
Il a été démontré que l'association de la marche et du BFR augmentait la taille et la force musculaires71 ainsi que de nombreux aspects de la fonction physique.102 Une fois que les patients sont en mesure de le faire, le vélo peut également être combiné avec le BFR.
Lors d’une travail isotonique la pression doit être comprise entre 40 et 80% du LOP.
- Phase 3 : Entraînement en résistance à faible charge avec BFR.
Une fois que les patients ont une flexion et une extension du genou complètes et que le pattern de marche est normalisé, un entraînement à résistance faible est normalement introduit. Au cours de cette phase, un entraînement à résistance progressive et individualisé, 2 à 3 jours par semaine, avec une charge comprise entre 20% et 30% de la 1MR suffit à produire des adaptations22,66, à l'aide d'une pression occlusive de 40% à 80% du LOP.106
Il a été démontré que l’entraînement en résistance à faible charge avec des BFR augmentait la synthèse des protéines musculaires, ce qui pourrait être le résultat de l’activation de la voie de signalisation mTOR, considérée comme un mécanisme cellulaire important pour la synthèse accrue des protéines musculaires avec l’exercice BFR.76 De telles augmentations de la synthèse des protéines musculaires avec de faibles charges peuvent aider à récupérer et à augmenter le volume musculaire sans imposer de lourdes charges traditionnellement requises pour une telle adaptation.58
La prolifération de cellules souches myogéniques accompagnés d'une hypertrophie importante de la myofibre, ont été démontré à la suite de 23 séances sur une durée de 3 semaines.109
En ce qui concerne la force, le recrutement préférentiel précoce de fibres à contraction rapide de type II généré au cours de l'exercice avec BFR est considéré comme un mécanisme important.73 Les fibres à contraction rapide, qui sont plus susceptibles à l'atrophie et aux déficits d'activation lors du déchargement et qui ne sont normalement recrutées qu'à une intensité de travail musculaire élevée, sont recrutées plus tôt. Ce recrutement préférentiel des fibres les plus susceptibles à l'atrophie111 au cours des premiers stades de la réadaptation du LCA peut aider à combattre les problèmes d'activation tout en déclenchant une hypertrophie musculaire et une récupération de force.
- Phase 4 : Entraînement à charges lourdes et entraînement BFR à faible charge
L'entraînement en résistance avec des charges lourdes est plus efficace pour augmenter la force musculaire que l'entraînement en BFR à faible charge.22 Ce dernier peut donc être utilisé au mieux comme outil pour une progression efficace et potentiellement plus rapide vers des exercices lourds.
Une fois physiquement capable, il est possible d’associer un entraînement BFR à faible charge à un entraînement à charge élevée afin de réintroduire des charges mécaniques plus importantes à la structure.
Cela peut stimuler d'autres adaptations que la taille et la force musculaires, telles que la raideur des tendons (pas possible avec un entraînement BFR à faible charge116).
Par conséquent, il est recommandé d’intégrer progressivement un travail à charge lourde (70% 1RM) afin de compléter le travail initier avec BFR lors de l'entrée dans cette phase avancée de la rééducation.
SECURITE :
En dépit des inquiétudes suscitées par une perturbation hémodynamique et un accident de reperfusion118,119 la sécurité de l’entrainement BFR a été examinée de manière approfondie120 et ne présenterait aucun risque supérieur à celui de l’entrainement traditionnel22. Si le BFR est correctement appliqué, il est sans danger. Cependant, une étude récente basée sur un questionnaire a démontré qu'il existe une grande variété de protocoles utilisés124, en dépit de lignes directrices bien documentées dans la littérature.22
CONCLUSION :
L'atrophie musculaire du quadriceps, la perte de force et les déficits d'activation peuvent être combattus avec un entraînement BFR à faible charge. L’entraînement en résistance passif et en aérobie et à faible charge peut stimuler le développement du volume, de la force, de l’endurance musculaires et améliorer l'activation musculaire sans sollicitation articulaire excessive. Le BFR peut inverser le déclin de la synthèse des protéines et la diminution de prolifération des cellules satellites observée après la chirurgie du LCA.
Il peut également engendrer un recrutement des fibres musculaires plus susceptibles de s'atrophier, qui ne sont normalement pas engagées avec un exercice à faible charge.
Ainsi, si le BFR est appliqué correctement, il peut constituer un outil de rééducation efficace et approprié, car il impose moins de contraintes au greffon et à l’articulation d’un point de vue général.
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