L’efficacité de l’entrainement résisté en hypoxie pour favoriser la force et la croissance musculaire : une revue systématique avec méta analyse
Introduction
Le muscle squelettique est un tissu adaptable qui peut être modifié en réponse à un stimulus donné. On notera qu’un entraînement en résistance a le potentiel sur le volume et la force du muscle. Traditionnellement, des variables d’exercices en résistances ont été manipulées pour fournir un stimulus souhaité, incluant l’action du muscle, sa charge ou son volume, l’ordre des exercices sélectionnés, les phases de repos inter série, la répétition avec vitesse ou la fréquence des entrainements.
Ces dernières années, la modification de l’environnement intra musculaire, via l’hypoxie, a attisé l’intérêt des chercheurs, comme autre méthode pour favoriser l’expérience physiologique d’une d’entrainement en résistance. Cette méthode était à l’origine investiguée par la restriction du flux sanguin (blood flow restriction) des muscles entrainés, pour susciter une hypoxie localisée, et qui a montré de nombreuse fois une augmentation de la taille et de la force des muscles, même lors de l’utilisation de faibles charges.
Considérant le fait que l’une des réponses fondamentales à l’exercice en hypoxie est une dépendance augmentée au métabolisme anaérobie, on pense que les bénéfices d’un entrainement résisté en hypoxie (RTH) sont largement dus à l’augmentation du stress métabolique. L’augmentation du stress métabolique a été rapporté dans plusieurs études sur le RTH comme étant probablement associée à une augmentation du recrutement des unités motrices, ce qui indique qu’une plus large portion du muscle est stimulée pour s’adapter durant l’entrainement.
La plupart des athlètes, quelques soit le sport, effectue des entrainements en résistance pour améliorer leur performance physique et/ou atténuer le risque de blessure en compétition. L’entrainement en hypoxie comme le RTH peut aussi avoir un intérêt pour les populations ne pouvant supporter des efforts avec charge importante.
Malgré ces bénéfices potentiels en faveur de RTH, il y a débat pour savoir si le RTH peut actuellement faciliter une plus grande force ou un plus grand volume musculaire, par rapport à un entrainement résisté normoxique (NRT)
Objectif
Le but de cet article est de réaliser une revue systématique des études ayant investigué sur l’utilisation du RTH pour améliorer la taille et la force musculaire, et de réaliser une méta analyse pour déterminer l’effet du RTH sur ces différents paramètres.
Méthode
Une recherche compréhensive de la littérature a été réalisée en utilisant les bases de données PubMed-Medline, Web of Science et Cochrane Library.
Les critères d’inclusion ont été entre autres :
Les critères d’exclusion ont été entre autres :
Résultats
Des 663 résumés d’articles initialement sélectionnés, 9 études correspondent aux critères recherche (n=83 pour le CSA, n= 60 pour la masse sèche, et n=143 pour la force).
Le muscle squelettique est un tissu adaptable qui peut être modifié en réponse à un stimulus donné. On notera qu’un entraînement en résistance a le potentiel sur le volume et la force du muscle. Traditionnellement, des variables d’exercices en résistances ont été manipulées pour fournir un stimulus souhaité, incluant l’action du muscle, sa charge ou son volume, l’ordre des exercices sélectionnés, les phases de repos inter série, la répétition avec vitesse ou la fréquence des entrainements.
Ces dernières années, la modification de l’environnement intra musculaire, via l’hypoxie, a attisé l’intérêt des chercheurs, comme autre méthode pour favoriser l’expérience physiologique d’une d’entrainement en résistance. Cette méthode était à l’origine investiguée par la restriction du flux sanguin (blood flow restriction) des muscles entrainés, pour susciter une hypoxie localisée, et qui a montré de nombreuse fois une augmentation de la taille et de la force des muscles, même lors de l’utilisation de faibles charges.
Considérant le fait que l’une des réponses fondamentales à l’exercice en hypoxie est une dépendance augmentée au métabolisme anaérobie, on pense que les bénéfices d’un entrainement résisté en hypoxie (RTH) sont largement dus à l’augmentation du stress métabolique. L’augmentation du stress métabolique a été rapporté dans plusieurs études sur le RTH comme étant probablement associée à une augmentation du recrutement des unités motrices, ce qui indique qu’une plus large portion du muscle est stimulée pour s’adapter durant l’entrainement.
La plupart des athlètes, quelques soit le sport, effectue des entrainements en résistance pour améliorer leur performance physique et/ou atténuer le risque de blessure en compétition. L’entrainement en hypoxie comme le RTH peut aussi avoir un intérêt pour les populations ne pouvant supporter des efforts avec charge importante.
Malgré ces bénéfices potentiels en faveur de RTH, il y a débat pour savoir si le RTH peut actuellement faciliter une plus grande force ou un plus grand volume musculaire, par rapport à un entrainement résisté normoxique (NRT)
Objectif
Le but de cet article est de réaliser une revue systématique des études ayant investigué sur l’utilisation du RTH pour améliorer la taille et la force musculaire, et de réaliser une méta analyse pour déterminer l’effet du RTH sur ces différents paramètres.
Méthode
Une recherche compréhensive de la littérature a été réalisée en utilisant les bases de données PubMed-Medline, Web of Science et Cochrane Library.
Les critères d’inclusion ont été entre autres :
- Les études doivent examiner les effets du RTH durant au moins 4 semaines sur la force et/ou le CSA et/ou la masse sèche.
- La présence d’un groupe contrôle (NRT).
- Les études fournissent des informations à la base du suivi et pendant le suivi.
Les critères d’exclusion ont été entre autres :
- Une population avec pathologies ou qui n’est pas entre 18 et 65 ans.
- Les tests utilisés ne sont pas spécifiés
- L’utilisation de l’hypoxie par l’entrainement en l’altitude, ou par le blood flow restriction
Résultats
Des 663 résumés d’articles initialement sélectionnés, 9 études correspondent aux critères recherche (n=83 pour le CSA, n= 60 pour la masse sèche, et n=143 pour la force).
- Dans l’évaluation de l’effet du RTH, on constate une augmentation significative du CSA (SMD = 0.70, 95%CI 0.05, 1.35 ; p= .04) et de la force (SMD = 1.88, 95%CI = 1.20, 2.56 ; p<.00001)
- Néanmoins, le RTH n’a pas produit de différence significative du CSA (SMD = 0.24, 95%CI -0.19, 0.68 ; p= .27) ou de la force (SMD = 0.20, 95%CI -0.27, 0.78 ; p= .23) lorsqu’il est comparé au NRT.
Conclusion
Bien que le RTH améliore la taille musculaire et le force, ce type de protocole n’a pas fourni de bénéfice significatif par rapport à un entrainement de même type en condition normale d’oxygénation. Néanmoins, les auteurs mettent en avant les différences dans la méthodologie d’application du RTH pour expliquer ces résultats. De futurs recherches sont nécessaires, utilisant des protocoles standarisés pour des résultats plus fiables.
Article original: DOMINGO J. RAMOS-CAMPO 1,2, BRENDAN R. SCOTT3, PEDRO E. ALCARAZ1,2, & JACOBO A. RUBIO-ARIAS. The efficacy of resistance training in hypoxia to enhance strength and muscle growth: A systematic review and meta-analysis. European Journal of Sport Science, 2017 https://doi.org/10.1080/17461391.2017.1388850
Références :
Baker, D. (2001). A series of studies on the training of high-inten- sity muscle power in rugby league football players. Journal of Strength and Conditioning Research, 15(2), 198–209.
Bird, S. P., Tarpenning, K. M., & Marino, F. E. (2005). Designing resistance training programmes to enhance muscular fitness: A review of the acute programme variables. Sports Medicine, 35, 841–851.
Chycki, J., Czuba, M., Gołas,́ A., Zając, A., Fidos-Czuba, O., Młynarz, A., & Smółka, W. (2016). Neuroendocrine responses and body composition changes following resistance training under Normobaric hypoxia. Journal of Human Kinetics, 53(1), 31–98.
Feriche, B., García-Ramos, A., Morales-Artacho, A. J., & Padial, P. (2017). Resistance training using different hypoxic training strategies: A basis for hypertrophy and muscle power develop- ment. Sports Medicine-Open, 3(1), 881.
Friedmann, B., Kinscherf, R., Borisch, S., Richter, G., Bärtsch, P., & Billeter, R. (2003). Effects of low-resistance/high-repetition strength training in hypoxia on muscle structure and gene expression. Pflügers Archiv – European Journal of Physiology, 446(6), 742–751.
Gonzalez, A. M., Hoffman, J. R., Stout, J. R., Fukuda, D. H., & Willoughby, D. S. (2016). Intramuscular anabolic signaling and endocrine response following resistance exercise: Implications for muscle hypertrophy. Sports Medicine, 46(5), 671–685.
Haseler, L. J., Hogan, M. C., & Richardson, R. S. (1999). Skeletal muscle phosphocreatine recovery in exercise-trained humans is dependent on O 2 availability. Journal of Applied Physiology, 86 (6), 2013–2018.
Higgins, J. P., Altman, D. G., Gøtzsche, P. C., Jüni, P., Moher, D., Oxman, A. D., & Sterne, J. A. (2011). The Cochrane Collaboration’s tool for assessing risk of bias in randomised trials. BMJ: British Medical Journal, 343, d5928.
Higgins, J. P., Thompson, S. G., Deeks, J. J., & Altman, D. G. (2003). Measuring inconsistency in meta-analyses. BMJ: British Medical Journal, 327(7414), 557.
Ho, J. Y., Kuo, T. Y., Liu, K. L., Dong, X. Y., & Tung, K. (2014). Combining normobaric hypoxia with short-term resistance training has no additive beneficial effect on muscular perform- ance and body composition. The Journal of Strength & Conditioning Research, 28(4), 935–941.
Hopkins, W., Marshall, S., Batterham, A., & Hanin, J. (2009). Progressive statistics for studies in sports medicine and exercise science. Medicine and Science in Sports and Exercise, 41(1), 3.
Inness, M. W., Billaut, F., Walker, E. J., Petersen, A. C., Sweeting, A. J., & Aughey, R. J. (2016). Heavy resistance training in hypoxia enhances 1RM squat performance. Frontiers in Physiology, 7, 502.
Kon, M., Ikeda, T., Homma, T., Akimoto, T., Suzuki, Y., & Kawahara, T. (2010). Effects of acute hypoxia on metabolic and hormonal responses to resistance exercise. Medicine and Science in Sports and Exercise, 42(7), 1279–1285.
Kon, M., Ikeda, T., Homma, T., & Suzuki, Y. (2012). Effects of low-intensity resistance exercise under acute systemic hypoxia on hormonal responses. The Journal of Strength and Conditioning Research, 26(3), 611–617.
Kon, M., Ohiwa, N., Honda, A., Matsubayashi, T., Ikeda, T., Akimoto, T., & Russell, A. P. (2014). Effects of systemic hypoxia on human muscular adaptations to resistance exercise training. Physiological Reports, 2(6), e12033.
Kraemer, W. J., Fleck, S. J., & Evans, W. J. (1996). Strength and power training: Physiological mechanisms of adaptation. Exercise and Sport Sciences Reviews, 24(1), 363–398.
Kurobe, K., Huang, Z., Nishiwaki, M., Yamamoto, M., Kanehisa, H., & Ogita, F. (2015). Effects of resistance training under hypoxic conditions on muscle hypertrophy and strength. Clinical Physiology and Functional Imaging, 35(3), 197–202.
Labarbera, K. E., Murphy, B. G., Laroche, D. P., & Cook, S. B. (2013). Sex differences in blood flow restricted isotonic knee extensions to fatigue. The Journal of Sports Medicine and Physical Fitness, 53(4), 444–452.
Loenneke, J. P., Wilson, G. J., & Wilson, J. M. (2010). A mechan- istic approach to blood flow occlusion. International Journal of Sports Medicine, 31(1), 1–4.
Lundby, C., Calbet, J. A., & Robach, P. (2009). The response of human skeletal muscle tissue to hypoxia. Cellular and Molecular Life Sciences, 66(22), 3615–3623.
Manimmanakorn, A., Hamlin, M. J., Ross, J. J., Taylor, R., & Manimmanakorn, N. (2013). Effects of low-load resistance training combined with blood flow restriction or hypoxia on muscle function and performance in netball athletes. Journal of Science and Medicine in Sport, 16(4), 337–342.
Millet, G. P., Debevec, T., Brocherie, F., Malatesta, D., & Girard, O. (2016). Therapeutic use of exercising in hypoxia: Promises and limitations. Frontiers in Physiology, 7, 224. doi:10.3389/ fphys.2016.00224
Moher, D., Liberati, A., Tetzlaff, J., Altman, D. G., & Prisma Group. (2009). Preferred reporting items for systematic reviews and meta-analyses: The PRISMA statement. PLoS Medicine, 6(7), e1000097.
Nishimura, A., Sugita, M., Kato, K., Fukuda, A., Sudo, A., & Uchida, A. (2010). Hypoxia increases muscle hypertrophy induced by resistance training. International Journal of Sports Physiology and Performance, 5(4), 497–508.
Oishi, Y., Tsukamoto, H., Yokokawa, T., Hirotsu, K., Shimazu, M., Uchida, K., & Hashimoto, T. (2015). Mixed lactate and caffeine compound increases satellite cell activity and anabolic signals for muscle hypertrophy. Journal of Applied Physiology, 118(6), 742–749.
Ramos-Campo, D. J., Rubio-Arias, J. A., Dufour, S., Chung, L., Ávila-Gandía, V., & Alcaraz, P. E. (2017a). Biochemical responses and physical performance during high-intensity resistance circuit training in hypoxia and normoxia. European Journal of Applied Physiology, 117(4), 809–818.
Ramos-Campo, D. J., Rubio-Arias, J. Á., Freitas, T. T., Camacho, A., Jiménez-Diaz, J. F., & Alcaraz, P. E. (2017b). Acute physiological and performance responses to high-inten- sity resistance circuit training in hypoxic and normoxic con- ditions. The Journal of Strength & Conditioning Research, 31 (4), 1040–1047.
Schoenfeld, B. J. (2013a). Postexercise hypertrophic adaptations: A reexamination of the hormone hypothesis and its applicability to resistance training program design. The Journal of Strength & Conditioning Research, 27(6), 1720–1730.
Schoenfeld, B. J. (2013b). Potential mechanisms for a role of meta- bolic stress in hypertrophic adaptations to resistance training. Sports Medicine, 43(3), 179–194.
Scott, B. R., Goods, P. S., & Slattery, K. M. (2016). High-intensity exercise in hypoxia: Is increased reliance on anaerobic metab- olism important? Frontiers in Physiology, 7, 637. doi:10.3389/ fphys.2016.00637
Scott, B. R., Loenneke, J. P., Slattery, K. M., & Dascombe, B. J. (2015a). Exercise with blood flow restriction: An updated evi- dence-based approach for enhanced muscular development. Sports Medicine, 45(3), 313–325.
Scott, B. R., Slattery, K. M., & Dascombe, B. J. (2015b). Intermittent hypoxic resistance training: Is metabolic stress the key moderator? Medical Hypotheses, 84(2), 145–149.
Scott, B. R., Slattery, K. M., Sculley, D. V., & Dascombe, B. J. (2014). Hypoxia and resistance exercise: A comparison of loca- lized and systemic methods. Sports Medicine, 44(8), 1037–1054.
Scott, B. R., Slattery, K. M., Sculley, D. V., Hodson, J. A., & Dascombe, B. J. (2015c). Physical performance during high- intensity resistance exercise in normoxic and hypoxic con- ditions. The Journal of Strength & Conditioning Research, 29(3), 807–815.
Scott, B. R., Slattery, K. M., Sculley, D. V., Lockhart, C., & Dascombe, B. J. (2017). Acute physiological responses to mod- erate-load resistance exercise in hypoxia. The Journal of Strength & Conditioning Research, 31(7), 1973–1981.
Vogt, M., Puntschart, A., Geiser, J., Zuleger, C., Billeter, R., & Hoppeler, H. (2001). Molecular adaptations in human skel- etal muscle to endurance training under simulated hypoxic conditions. Journal of Applied Physiology, 91(1), 173–182.
West, D. W., Burd, N. A., Staples, A. W., & Phillips, S. M. (2010). Human exercise-mediated skeletal muscle hypertrophy is an intrinsic process. The International Journal of Biochemistry & Cell Biology, 42(9), 1371–1375.
Yan, B., Lai, X., Yi, L., Wang, Y., & Hu, Y. (2016). Effects of five- week resistance training in hypoxia on hormones and muscle strength. The Journal of Strength & Conditioning Research, 30 (1), 184–193.