Renforcement du quadriceps avec ou sans restriction vasculaire dans le traitement de la douleur fémoro-patellaire : un essai randomisé en double aveugle

 

Introduction

La douleur fémoro-patellaire (PFP) est une source fréquente de douleurs antérieures de genou et est souvent associée à une faiblesse et une atrophie du quadriceps (1-5). Les exercices de renforcement du quadriceps permettent d’en réduire la symptomatologie, améliorent la fonction et augmentent la zone de contact articulaire (6,8). Cependant, les exercices de renforcement peuvent accroitre les contraintes au niveau de l’articulation fémoro-patellaire. Les thérapeutes doivent donc faire preuve de prudence afin d’éviter d’aggraver la symptomatologie.
L'American College of Sports Medicine (ACSM) recommande des charges de 60-70% de la charge maximale qu'une personne peut soulever (1 répétition maximum (1RM)) pour développer la force musculaire et 70-85% 1RM pour produire une hypertrophie musculaire (9). Cependant, pour de nombreux sujets souffrant de PFP, de tels charges peuvent provoquer une exacerbation des symptômes (8,12). Les charges sont donc souvent adaptées afin d’éviter tout effet délétère au détriment des bénéfices musculaires souhaités.
L’entrainement par restriction vasculaire (blood flow restriction (BFR)), consiste à placer un brassard pneumatique à la racine du membre ciblé pendant l’exécution des exercices de renforcement. Ce qui a pour effet de restreindre le flux artériel et veineux entraînant une plus grande fatigue musculaire qu’en condition normale. Un entrainement avec BFR à 20-30% de 1RM permet d’induire une hypertrophie et une augmentation de force plus importante qu’un programme sans BFR (15).
Dans le cadre d’une PFP, ce type d’entrainement à faible résistance a pour avantage d’accroitre la force musculaire du quadriceps sans risque d’aggravation de la symptomatologie.
Par conséquent, la présente étude a comparé les effets du renforcement des quadriceps à faible intensité avec BFR par rapport à un programme de renforcement à haute intensité sur l'amélioration de la douleur, la fonction, la force musculaire et la taille du muscle quadriceps chez des personnes atteintes de PFP.
 

Méthode

Soixante-dix-neuf participants ont été réparti de manière aléatoire à un groupe de renforcement standard et un groupe BFR à charge faible. Les deux groupes ont effectué un programme de 8 semaines composé de leg press et leg extension. Le groupe standard a effectué 3 séries de 7-10 répétitions à une charge de 70% de la 1RM (avec BFR placebo).  Le groupe BFR a réalisé une série de 30 répétitions puis trois séries de 15 répétitions à 30% de la 1RM. Le brassard a été retiré après l'exercice.
Les interventions ont été comparé à l’aide d’une analyse de variance à mesures répétées pour le score de Kujala, l’échelle visuelle analogique, la force isométrique (N/m) et l’épaisseur du quadriceps (cm). Des analyses de sous-groupes ont été effectué chez les participants présentant une douleur à 60° lors de l’extension de genou.
 

Résultats

Soixante-neuf participants (87%) ont terminé l'étude (standard, n = 34, BFR, n = 35). Chez les patients atteints de PFP, il a été identifié une réduction significativement plus importante de la douleur lors des activités quotidiennes dans le groupe BFR par rapport au groupe standard sur une période de 8 semaines. Aucune différence entre les groupes n'a été trouvé pour le changement du score de Kujala (p = 0,31), de la douleur la plus forte (p = 0,24), du couple extenseur du genou (p = 0,07) ou de l'épaisseur du quadriceps (p = 0,2) (table 2).
Aucune différence n'a été trouvé entre les groupes pour tout résultat à 6 mois. Un sous-groupe de patients atteints de PFP qui présentaient une douleur lors de l’extension de genou résistée avait une plus grande amélioration de la force du quadriceps avec le BFR qu'avec le renforcement standard, mais aucune différence concernant le niveau de douleur le plus fort (table 3).
Les participants présentant une extension du genou résistée douloureuse dans le groupe de renforcement standard ont obtenu le moins de changement dans le couple d'extension du genou (figure 1).

 

Discussion

- Effets des exercices BFR et des exercices de renforcement du quadriceps standard sur la PFP :

Dans l'ensemble, les résultats suggèrent que le BFR a un effet similaire à celui du renforcement standard du quadriceps pour réduire la douleur et peut avoir un effet plus important sur la réduction de la douleur lors de l'activité quotidienne.  

- Force musculaire et taille :  
Une augmentation plus importante du couple de l'extenseur du genou pendant 8 semaines, cliniquement pertinente (augmentation de 49%, effet modéré) mais non statistiquement significative, a été observé dans le groupe BFR par rapport au groupe standard.
La tendance vers des gains plus importants dans le groupe BFR est cohérente avec les études précédentes indiquant que l'entraînement à des charges faibles avec BFR produisait des gains de force musculaire plus élevés que pour des charges faibles sans BFR (42).
Des adaptations centrales à l’entrainement pourraient expliquer pourquoi le groupe BFR a connu une amélioration de la force musculaire sans modification structurelle (43). Des programmes couvrant une période plus importante pourraient être nécessaires afin de mettre en évidence une modification de la taille du muscle.

- Effet de la douleur sur les résultats :  

Les sujets atteints de PFP peuvent être exposé à une exacerbation des symptômes lors d’exercices avec charge importante, imposant une modification de celle-ci rendant l’exercice moins efficace.
L'augmentation significativement plus importante du couple d’extension de genou avec BFR chez les personnes ayant une extension résistée douloureuse soutient cette hypothèse et suggère que le BFR pourrait être bénéfique pour les gains de force du quadriceps dans cette population.
 

Conclusion

Le renforcement du quadriceps à faible charge avec BFR était plus efficace pour réduire la douleur lors de l'activité quotidienne que les exercices standard de renforcement du quadriceps chez les personnes avec PFP.
Il a produit une amélioration similaire de la pire douleur et de la douleur liée à la fonction. Chez les personnes ayant une extension de genou résistée douloureuse, la BFR était plus efficace que le renforcement standard sur l'augmentation de la force du quadriceps, mais cela n'a pas entraîné une plus grande amélioration de la douleur. L’entrainement avec BFR peut être une alternative utile au renforcement standard du quadriceps chez les personnes souffrant de PFP qui ont une faible tolérance à l'entraînement intensif dû à la douleur.
 

Article de référence

Giles L et al. Quadriceps strengthening with and without blood flow restriction in the treatment of patellofemoral pain: a double-blind randomised trial. Br J Sports Med.  2017 May 12. pii: bjsports-2016-096329. doi: 10.1136/bjsports-2016-096329.
 
 
Références
 
1 Rathleff MS, Roos EM, Olesen JL, et al. Lower mechanical pressure pain thresholds in female adolescents with patellofemoral pain syndrome. J Orthop Sports Phys Ther 2013;43:414–21.
2 Heintjes Edith M, Berger M, Bierma-Zeinstra Sita MA, et al. Exercise therapy for patellofemoral pain syndrome. Cochrane Database Syst Rev 2003.
3 Lankhorst NE, Bierma-Zeinstra SM, van Middelkoop M. Factors associated with patellofemoral pain syndrome: a systematic review. Br J Sports Med 2013;47:193–206.
4 Giles LS, Webster KE, McClelland JA, et al. Does quadriceps atrophy exist in individuals with patellofemoral pain? A systematic literature review with metaanalysis. J Orthop Sports Phys Ther 2013;43:766–76.
5 Crossley KM, Stefanik JJ, Selfe J, et al. 2016 Patellofemoral pain consensus statement from the 4th International Patellofemoral Pain Research Retreat, Manchester. Part 1: terminology, definitions, clinical examination, natural history, patellofemoral osteoarthritis and patient-reported outcome measures. Br J Sports Med 2016;50:839–43.
6 Kooiker L, Van De Port IG, Weir A, et al. Effects of physical therapist-guided quadriceps-strengthening exercises for the treatment of patellofemoral pain syndrome: a systematic review. J Orthop Sports Phys Ther 2014;44:391-B1.
7 Crossley KM, van Middelkoop M, Callaghan MJ, et al. 2016 Patellofemoral pain consensus statement from the 4th International Patellofemoral Pain Research Retreat, Manchester. Part 2: recommended physical interventions (exercise, taping, bracing, foot orthoses and combined interventions). Br J Sports Med 2016;50:844–52.
8 Chiu JK, Wong YM, Yung PS, et al. The effects of quadriceps strengthening on pain, function, and patellofemoral joint contact area in persons with patellofemoral pain. Am J Phys Med Rehabil 2012;91:98–106.
9 American College of Sports Medicine. American College of Sports Medicine position stand. Progression models in resistance training for healthy adults. Med Sci Sports Exerc 2009;41:687–708.
10 Syme G, Rowe P, Martin D, et al. Disability in patients with chronic patellofemoral pain syndrome: a randomised controlled trial of VMO selective training versus general quadriceps strengthening. Man Ther 2009;14:252–63.
11 Witvrouw E, Danneels L, Van Tiggelen D, et al. Open versus closed kinetic chain exercises in patellofemoral pain: a 5-year prospective randomized study. Am J Sports Med 2004;32:1122–30.
12 Herrington L, Al-Sherhi A. A controlled trial of weight-bearing versus nonweight- bearing exercises for patellofemoral pain. J Orthop Sports Phys Ther 2007;37:155–60.
13 Takarada Y, Takazawa H, Sato Y, et al. Effects of resistance exercise combined with moderate vascular occlusion on muscular function in humans. J Appl Physiol 2000;88:2097–106.
14 Loenneke JP, Wilson GJ, Wilson JM. A mechanistic approach to blood flow occlusion. Int J Sports Med 2010;31:1–4.
15 Fahs CA, Loenneke JP, Thiebaud RS, et al. Muscular adaptations to fatiguing exercise with and without blood flow restriction. Clin Physiol Funct Imaging 2015;35:167–76.
16 Karabulut M, Abe T, Sato Y, et al. The effects of low-intensity resistance training with vascular restriction on leg muscle strength in older men. Eur J Appl Physiol 2010;108:147–55.
17 Scott BR, Loenneke JP, Slattery KM, et al. Exercise with blood flow restriction: an updated evidence-based approach for enhanced muscular development. Sports Med 2015;45:313–25.
18 Yasuda T, Ogasawara R, Sakamaki M, et al. Combined effects of low-intensity blood flow restriction training and high-intensity resistance training on muscle strength and size. Eur J Appl Physiol 2011;111:2525–33.
19 Rathleff MS, Rathleff CR, Crossley KM, et al. Is hip strength a risk factor for patellofemoral pain? A systematic review and meta-analysis. Br J Sports Med 2014;48:1088.
20 Barton CJ, Levinger P, Crossley KM, et al. The relationship between rearfoot, tibial and hip kinematics in individuals with patellofemoral pain syndrome. Clin Biomech 2012;27:702–5.
21 Rio E, Kidgell D, Purdam C, et al. Isometric exercise induces analgesia and reduces inhibition in patellar tendinopathy. Br J Sports Med 2015;49:1277–83.
22 Lijfering WM, Rosendaal FR, Cannegieter SC. Risk factors for venous thrombosis – current understanding from an epidemiological point of view. Br J Haematol 2010;149:824–33.
23 Redmond AC, Crosbie J, Ouvrier RA. Development and validation of a novel rating system for scoring standing foot posture: the Foot Posture Index. Clin Biomech 2006;21:89–98.
24 Loenneke JP, Thiebaud RS, Fahs CA, et al. Blood flow restriction does not result in prolonged decrements in torque. Eur J Appl Physiol 2013;113:923–31.
25 Kujala UM, Jaakkola LH, Koskinen SK, et al. Scoring of patellofemoral disorders. Arthroscopy 1993;9:159–63.
26 Crossley KM, Bennell KL, Cowan SM, et al. Analysis of outcome measures for persons with patellofemoral pain: which are reliable and valid? Arch Phys Med Rehabil 2004;85:815–22.
27 Pincivero DM, Salfetnikov Y, Campy RM, et al. Angle- and gender-specific quadriceps femoris muscle recruitment and knee extensor torque. J Biomech 2004;37:1689–97.
28 Kues JM, Rothstein JM, Lamb RL. Obtaining reliable measurements of knee extensor torque produced during maximal voluntary contractions: an experimental investigation. Phys Ther 1992;72:492–501.
29 Giles LS, Webster KE, McClelland JA, et al. Can ultrasound measurements of muscle thickness be used to measure the size of individual quadriceps muscles in people with patellofemoral pain? Phys Ther Sport 2015;16:45–52.
30 Giles LS, Webster KE, McClelland JA, et al. Atrophy of the quadriceps is not isolated to the vastus medialis oblique in individuals with patellofemoral pain. J Orthop Sports Phys Ther 2015;45:613–9.
31 Powers CM, Ho KY, Chen YJ, et al. Patellofemoral joint stress during weightbearing and non-weight-bearing quadriceps exercises. J Orthop Sports Phys Ther 2014;44:320–7.
32 Reynolds JM, Gordon TJ, Robergs RA. Prediction of one repetition maximum strength from multiple repetition maximum testing and anthropometry. J Strength Cond Res 2006;20:584–92.
33 Abadie BR, Wentworth MC. Prediction of one repetition maximal strength from a 5-10 repetition submaximal strength test in college-aged females. J Exerc Physiol Online 2000;3:1–6.
34 Fujita T, Brechue WF, Kurita K, et al. Increased muscle volume and strength following six days of low-intensity resistance training with restricted muscle blood flow. Int J KAATSU Training Res 2008;4:1–8.
35 Madarame H, Neya M, Ochi E, et al. Cross-transfer effects of resistance training with blood flow restriction. Med Sci Sports Exerc 2008;40:258–63.
36 Rubin A. Statistics for evidence-based practice and evaluation. Cengage Learning, Boston, MA, USA, 2012.
37 Song CY, Lin YF, Wei TC, et al. Surplus value of hip adduction in leg-press exercise in patients with patellofemoral pain syndrome: a randomized controlled trial. Phys Ther 2009;89:409–18.
38 Khayambashi K, Fallah A, Movahedi A, et al. Posterolateral hip muscle strengthening versus quadriceps strengthening for patellofemoral pain: a comparative control trial. Arch Phys Med Rehabil 2014;95:900–7.
39 Fukuda TY, Rossetto FM, Magalhães E, et al. Short-term effects of hip abductors and lateral rotators strengthening in females with patellofemoral pain syndrome: a randomized controlled clinical trial. J Orthop Sports Phys Ther 2010;40:736–42.
40 Kaya D, Citaker S, Kerimoglu U, et al. Women with patellofemoral pain syndrome have quadriceps femoris volume and strength deficiency. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 2011;19:242–7.
41 Segal NA, Glass NA. Is quadriceps muscle weakness a risk factor for incident or progressive knee osteoarthritis? Phys Sportsmed 2011;39:44–50.
42 Loenneke JP, Wilson JM, Marín PJ, et al. Low intensity blood flow restriction training: a meta-analysis. Eur J Appl Physiol 2012;112:1849–59.
43 Aagaard P, Simonsen EB, Andersen JL, et al. Neural adaptation to resistance training: changes in evoked V-wave and H-reflex responses. J Appl Physiol 2002;92:2309–18.
44 Abe T, DeHoyos DV, Pollock ML, et al. Time course for strength and muscle thickness changes following upper and lower body resistance training in men and women. Eur J Appl Physiol 2000;81:174–80.