Comment explorer les muscles périphériques ? – How to

La Lettre du Pneumologue - Vol. X - n° 2 - mars-avril 2007
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RÉSUMÉ
SUMMARY
Comment explorer les muscles périphériques ?
How to explore the peripheral muscles ?
# G. Gayan-Ramirez*, M. Decramer*
* Laboratoire des muscles respiratoires ; Katholieke Universiteit Leuven.
L’évaluation de la fonction des muscles périphériques peut aider à déceler la présence d’une faiblesse musculaire. Celle-ci peut avoir des
répercussions importantes sur la qualité de vie en limitant les actes élémentaires de la vie quotidienne. La fonction des muscles périphé-
riques peut être évaluée en mesurant la force et l’endurance musculaires. La force des muscles périphériques est mesurée par des tests
standardisés lors de contractions volontaires maximales ou lors de contractions non volontaires. Pour les tests de contractions volontaires
maximales, la force musculaire peut être évaluée au cours de contractions isométriques (longueur musculaire constante), isotoniques
(le muscle se raccourcit contre une résistance) ou isocinétiques (le muscle se raccourcit à vitesse constante). Des dynamomètres élec-
troniques ou des dispositifs mécaniques peu coûteux sont utilisés pour mesurer la force isométrique. Les valeurs mesurées doivent être
comparées à des valeurs de référence qui peuvent faciliter l’interprétation des données. La force isotonique est mesurée par le test d’une
répétition maximale, le sujet soulevant un poids ou utilisant un équipement standard de musculation. Même s’il est fiable, ce test n’est pas
idéal pour mettre en évidence une faiblesse musculaire ; il sera réservé à la mise en place d’un entraînement en résistance. Par ailleurs, les
valeurs de référence font défaut. Un équipement spécialisé et assez coûteux est utilisé pour mesurer la force maximale isocinétique, une
technique idéale pour mesurer la performance de groupes musculaires importants et puissants. Pour les tests de contraction musculaire
non volontaire, la stimulation électrique transcutanée du muscle ou la stimulation magnétique sont utilisées. La stimulation électrique
est toutefois peu usitée, étant douloureuse et peu supportable pour le sujet. En plus du fait qu’il est difficile d’atteindre des niveaux de
stimulation supramaximale, sa reproductibilité est faible. Bien que la stimulation magnétique nécessite un équipement coûteux, cette
technique est beaucoup mieux tolérée que la stimulation électrique, et elle offre l’avantage de fournir des données objectives de la force
musculaire. Par rapport aux mesures de force, l’endurance musculaire peut rendre compte de l’adaptabilité musculaire dans la vie quo-
tidienne. Les tests d’endurance doivent être précédés de mesures de contraction musculaire maximale. En mode statique, le sujet doit
maintenir aussi longtemps que possible une force représentant une fraction de la contraction maximale volontaire. En mode dynamique,
le sujet effectue des extensions d’un membre contre une charge d’au moins 30 % de la contraction volontaire maximale ; on mesure alors
le temps d’endurance. En plus de déterminer la présence d’une faiblesse musculaire, l’évaluation de la fonction des muscles périphériques
peut aider à la mise en place d’un programme de réhabilitation et peut également servir à en préciser les objectifs.
Mots-clés : Fonction musculaire - Force musculaire - Endurance musculaire.
Exploring peripheral muscle function may be useful to detect muscle weakness. The latter may have an important impact on quality of life by limi-
ting the activities of daily living. Peripheral muscle function can be evaluated by measuring muscle strength and endurance. Strength of peripheral
muscles is measured via standardized tests during maximal voluntary contraction or during non voluntary contraction. For the maximal voluntary
contraction tests, muscle strength is evaluated during isometric (muscle length remains constant), isotonic (muscle shortens against a resistance)
or isokinetic (muscle shortens at constant speed) contraction. Electronic dynamometers or cheap mechanical apparatus are used to measure iso-
metric strength. The measured values need to be compared with reference values that may help to interpret the data. Isotonic strength is measured
while lifting a weight or while using a standard equipment for body building via the one repetition maximal test. There are no reference values for
this test. Although reliable, this test is not fully suitable to highlight the presence of muscle weakness. It is rather useful to set up a resistance training
program. For the measurement of the isokinetic strength, expensive and specialized equipment is needed. This technique is suitable to evaluate
the performance of large and powerful muscle groups. For the non voluntary contraction tests, transcutaneous electrical stimulation or magnetic
stimulation are used. The electrical stimulation is however rarely used, being painful and not well tolerated by the subject. In addition, it remains
difficult to reach supramaximality, and reproducibility is weak. Although the magnetic stimulation requires expensive equipment, this technique is
better tolerated than the electrical stimulation. It also has the advantage to provide objective data on muscle strength. In comparison to strength
measurement, muscle endurance will inform on the adaptability of the muscle in daily life but, measurement of maximal voluntary contraction
needs to be performed before the endurance test. In static mode, the subject will maintain as long as possible a strength corresponding to a certain
percentage of the maximal voluntary contraction. In dynamic mode, the subject performs extensions of a limb against a load representing at least
30 % of the maximal voluntary contraction. Endurance time is measured. Besides the determination of muscle weakness, exploring peripheral
muscle function may help to set up a rehabilitation program and to specify its objectives.
Keywords: Muscle function - Muscle strength - Muscle endurance.
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Figure 1. Équipement et positionnement du sujet pour
eectuer un test de contraction musculaire volontaire du
membre inférieur. Ce type d’installation peut être utilisé lors
d’un test de contraction musculaire isométrique (Cybex® en
mode isométrique) et d’un test de contraction musculaire
isocinétique.
PERTINENCE DE CETTE ÉVALUATION
L’activité physique quotidienne est un déterminant essen-
tiel de la qualité de vie chez les patients, notamment chez
ceux atteints de maladie chronique. En effet, diverses condi-
tions pathologiques visant initialement d’autres systèmes
(cardiovasculaire, neurologique, pulmonaire, etc.) peuvent
entraîner une altération du système musculaire. L’évaluation
de la fonction des muscles périphériques permet de déter-
miner l’importance de la faiblesse musculaire. Cette évalua-
tion est fondamentale afin de déterminer jusqu’à quel point
la faiblesse musculaire peut avoir des répercussions sur la
qualité de vie, notamment pour effectuer les actes élémen-
taires au quotidien : alimentation, hygiène personnelle, sortie
du domicile, travail, activités sociales, etc. Par ailleurs, l’éva-
luation de la fonction des muscles périphériques peut aider
à la mise en place d’un programme de réhabilitation et peut
aussi servir à en préciser l’objectif. La fonction des muscles
périphériques peut être évaluée en mesurant la force muscu-
laire mais également l’endurance. La mesure de la force peut
être suffisante pour déceler la présence d’une faiblesse muscu-
laire. L’avantage de la mesure de l’endurance est le fait qu’elle
rend mieux compte de l’adaptabilité de la fonction musculaire
dans la vie quotidienne. Le test d’endurance doit toutefois être
précédé d’une mesure de force maximale. Avant de réaliser les
tests de mesure, un échauffement musculaire est souhaitable
pour éviter toute lésion musculo-tendineuse. Les instructions
données avant le test doivent être standardisées. Les techni-
ques utilisées pour mesurer la force et l’endurance musculaire
sont décrites ci-dessous.
ÉVALUATION DE LA FORCE
DES MUSCLES PÉRIPHÉRIQUES
La force des muscles squelettiques est mesurée par des tests
standardisés. Elle peut être mesurée lors de contractions
volontaires maximales ou lors de contractions non volon-
taires. Il faut aussi mentionner que la mesure de force peut
être influencée par de nombreux facteurs subjectifs non
mesurables tels que la fatigue, le moment de la journée, l’âge,
l’état nutritionnel, la douleur et la coopération du sujet. Cela
est plus particulièrement à prendre en considération pour les
tests de contraction musculaire volontaire, qui dépendent de
la motivation du sujet.
Tests de contraction musculaire volontaire (MVC)
Pour ce type de test, les encouragements verbaux standardisés
représentent un élément essentiel de la mesure de force. Cet
élément garantit en effet une part de la reproductibilité de la
mesure.
Test de contraction musculaire isométrique
Lors d’une contraction isométrique, la longueur du muscle
reste constante. Le membre évalué doit être placé dans une
configuration standardisée. Il est maintenu par un système de
fixation, ce qui empêche son mouvement ; la force développée
est alors transmise à un système de mesure tel un capteur de
force ou une jauge de contrainte. La force isométrique maxi-
male volontaire est la force qui peut être maintenue intention-
nellement au cours d’une contraction musculaire isométrique
brève de trois à six secondes. La résistance au mouvement
doit être supérieure à la force maximale développée par le
sujet. Cette force est exprimée en newtons. Différents groupes
musculaires peuvent être évalués de cette façon.
Des appareils de mesure tels que des dynamomètres électro-
niques de type Cybex
®
(figure 1) ou des dispositifs mécani-
ques peu coûteux sont utilisés. Les valeurs de force mesurées
doivent être comparées à des valeurs de référence qui peuvent
faciliter l’interprétation des données. Il est toutefois prudent
de s’assurer de la validité des valeurs de référence suivant l’ap-
pareillage utilisé. Au cours d’une évaluation, le test est répété
plusieurs fois (classiquement trois fois). Un temps de repos
suffisamment long doit être alloué entre deux essais pour
permettre une récupération musculaire. Le test est acceptable
lorsque la variabilité entre les mesures est inférieure à 10 %. La
stabilisation des membres et des articulations est un élément
clé de la mesure.
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Figure 2. Équipement et positionnement du sujet pour eectuer
un test de contraction musculaire volontaire visant à mesurer
la force de préhension manuelle à l’aide d’un dynamomètre
portatif.
Figure 3. Équipement et positionnement du sujet pour eectuer
un test de contraction musculaire volontaire visant à mesurer
la force des muscles abducteurs de l’épaule à l’aide d’un
dynamomètre portatif maintenu par l’examinateur, et placé
perpendiculairement au membre testé.
Pour les membres inférieurs, le muscle quadriceps est souvent
évalué. La force peut être mesurée à l’aide d’un dynamomètre
ou d’un capteur de force relié à un banc de renforcement
musculaire. Un dynamomètre de type Cybex
®
peut également
être utilisé en mode isométrique (figure 1). Avec ce type d’équi-
pement, le sujet est bien stabilisé pendant le test, et des mesures
très reproductibles peuvent être obtenues. Ce système est toute-
fois coûteux et difficilement transportable. Pour évaluer la force
du quadriceps, le sujet est assis et maintenu par des sangles.
L’angle de flexion de la hanche et du genou est de 90°, le mouve-
ment d’extension de la jambe est retenu par un système de fixa-
tion au niveau malléolaire. Les valeurs de référence sont basées
sur les caractéristiques anthropométriques du sujet (1-4).
La force de préhension manuelle est souvent mesurée à l’aide
d’appareils simples et portables, tel un dynamomètre, qu’il
suffit de serrer très fort (5) [figure 2]. Le sujet est assis, son
coude est fléchi à 90°, l’avant-bras et le poignet sont dans une
position neutre (6). Des valeurs de référence sont disponibles
pour ce test (7, 8).
Il est également possible d’évaluer la force musculaire à l’aide
d’un dynamomètre portatif. Celui-ci, maintenu par l’examina-
teur, est placé perpendiculairement au membre testé (figure 3).
Il est demandé au sujet de forcer contre l’examinateur (mode
concentrique) qui, pour maintenir la position du patient, doit
résister avec une force supérieure à celle développée par celui-ci.
En mode excentrique, il est demandé au sujet de résister à la force
développée par l’examinateur. La standardisation du protocole est
assez délicate : il est en effet difficile de définir de façon précise
où le capteur doit être placé sur le muscle ou groupe musculaire
évalués. De fait, la reproductibilité au sein d’une même session
est très bonne (9-11), mais la reproductibilité entre sessions l’est
moins (12). Il faut aussi mentionner que le système n’est pas fiable
pour tester des groupes musculaires développant une force de
plus de 15 kg (13) comme celle développée par les abducteurs de
la hanche (14). Les mesures sont toutefois faciles et rapides, et
des valeurs de référence pour plusieurs groupes musculaires sont
disponibles dans la littérature. Ces valeurs prennent en compte
l’âge et le sexe du sujet (14, 15).
Test de contraction musculaire isotonique
Lors d’une contraction isotonique, le muscle se raccourcit alors
qu’une résistance lui est opposée. La force isotonique maxi-
male mesurée par le test d’une répétition maximale (1-RM)
représente le poids maximal qui peut être soulevé en une seule
fois, et seulement une fois, sur toute l’amplitude de mouvement
d’une articulation, sans mouvement compensatoire. Cette
mesure peut s’effectuer à l’aide de charges de poids croissants,
souleveés par les membres supérieurs ou inférieurs. Un équi-
pement standard de musculation peut également être utilisé.
Le sujet doit au préalable se familiariser avec l’équipement. Les
valeurs de référence pour ce type de test ne sont pas disponi-
bles. Bien que ce test soit fiable (16-18), les mesures sont toute-
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fois dépendantes de l’équipement utilisé. Ce test semble par
conséquent de peu d’utilité quant à la mise en évidence d’une
faiblesse musculaire. Par contre, il semble nécessaire dans la
mise en place d’un entraînement en résistance (17, 18).
Test de contraction musculaire isocinétique
La force maximale volontaire peut également être évaluée
en mode isocinétique. Lors d’une contraction isocinétique,
le muscle se raccourcit avec une tension maximale et une
vitesse constante tout au long du mouvement. La force s’op-
pose à une résistance dynamique, si bien qu’elle augmente en
proportion de l’effort, alors que la vitesse de raccourcissement
reste constante. Ces conditions de contraction sont en fait
représentatives de la physiologie musculaire dans la vie quoti-
dienne. Un équipement spécialisé est nécessaire. Les dynamo-
mètres isocinétiques sont des instruments électromécaniques
qui contrôlent la vitesse de mouvement d’un segment du corps
en résistant à l’effort du sujet de façon à ce que le segment
corporel ne puisse pas accélérer au-delà de la vitesse angu-
laire choisie. Lorsque cette vitesse est atteinte, l’effort devient
notoire et mesurable. Un frein permet de réguler le mouve-
ment afin de ne pas dépasser la vitesse préalablement fixée.
Celle-ci varie de 0° par seconde à 450° par seconde selon les
appareils. L’ajustement de la résistance est un élément impor-
tant ; il faut donc veiller à ce que l’axe de l’appareil soit bien
aligné sur celui de la rotation articulaire du groupe muscu-
laire évalué. Avant toute mesure, l’effet de gravité doit être pris
en compte. C’est pourquoi une correction de la mesure par
le poids du membre testé est absolument nécessaire lors de
la calibration de l’appareil. Le sujet doit aussi se familiariser
avec l’équipement en effectuant quelques essais à vide avant
les mesures réelles. En général, trois mesures sont nécessaires
pour obtenir des données acceptables (19). Ces valeurs dépen-
dent d’un certain nombre de facteurs tels que les essais avant
le test, l’état de fonctionnement de l’équipement, la vitesse
de mouvement, l’angle articulaire, la position du sujet et la
longueur du bras de levier (19). Des valeurs de référence sont
disponibles ; elles sont dépendantes du protocole d’évaluation,
de l’âge, du poids et du sexe du sujet (20-22).
Les appareils de type Biodex
®
, Cybex
®
(figure 1) et Kin-Com
®
sont actuellement couramment utilisés. Bien que très coûteux
et encombrants, ils sont idéals pour mesurer la performance
de groupes musculaires importants et puissants.
Test de contraction musculaire non volontaire
Ce type de test permet de mesurer la force musculaire sans faire
appel à la contraction volontaire. L’avantage du test de contrac-
tion musculaire non volontaire est qu’il est indépendant de la
motivation et de la coopération du sujet. Comme pour les tests
de contraction maximale volontaire, le membre étudié est placé
dans une position standardisée. Il est maintenu par un système
de fixation de façon à pouvoir mesurer la force générée par le
muscle au cours de la stimulation électrique ou magnétique.
Les systèmes de mesure de force sont les mêmes que ceux
utilisés pour les tests de contraction maximale volontaire.
Stimulation électrique
La stimulation électrique transcutanée du muscle s’effectue à
l’aide d’une électrode de surface connectée à un stimulateur
électrique. Avant toute mesure, le point moteur doit d’abord
être déterminé. Celui-ci correspond au point pour lequel la
stimulation électrique au cours d’un “twitch” évoque la force
la plus élevée. La cathode est alors placée sur le point moteur,
tandis que l’anode est placée à quelques centimètres. L’in-
tensité du courant électrique doit être choisie en dessous du
seuil de douleur. La relation force-fréquence et la résistance
d’un muscle à un protocole de fatigue peuvent être établies à
l’aide de cette technique. Celle-ci n’est toutefois pas utilisée en
routine clinique pour évaluer la force musculaire à cause de
l’inconfort de la stimulation pour le sujet, de sa faible repro-
ductibilité, et de la difficulté à atteindre des niveaux de stimula-
tion supramaximaux (23-25). D’après les sujets, la stimulation
est douloureuse et pas toujours supportable.
Stimulation magnétique (26)
La stimulation magnétique fait appel à un équipement coûteux
réservé aux centres spécialisés. Elle est délivrée par une bobine
de stimulation maintenue au niveau du nerf à stimuler. Il existe
différentes formes et tailles de bobine de stimulation selon le
nerf étudié (26). Cette stimulation produit des champs magné-
tiques qui peuvent traverser les vêtements, les tissus et les os
pour atteindre les structures nerveuses profondes. L’avantage
de cette technique est de ne pas produire de courant élevé
au niveau de la peau. En fait, les champs magnétiques vont
activer de préférence les fibres nerveuses de gros diamètre,
évitant ainsi le recrutement des petites fibres qui conduisent
la douleur. De plus, le champ de stimulation étant large, ce
type de stimulation est techniquement facile à utiliser, et ne
nécessite pas de nombreux essais pour confirmer la supra-
maximalité de la stimulation. Elle offre par ailleurs l’avantage
de fournir des données objectives de force musculaire.
ÉVALUATION DE L’ENDURANCE MUSCULAIRE
L’endurance musculaire reflète la capacité d’un muscle à soutenir
le plus longtemps possible un travail effectué à un pourcentage
sous-maximal de la contraction volontaire maximale. Le temps
limite durant lequel le travail est maintenu est mesuré. L’endu-
rance peut être mesurée en modes statique et dynamique. Par
rapport aux mesures de force musculaire maximale précédem-
ment décrites, la mesure de l’endurance musculaire a l’avantage
de mieux rendre compte de l’adaptabilité musculaire dans la
vie quotidienne. Il est toutefois important de préciser que les
mesures de contraction musculaire maximale doivent impéra-
tivement précéder celle de l’endurance musculaire.
Mode statique
Pour ce type de test, les recommandations à suivre sont les
mêmes que pour la mesure de contraction maximale volon-
taire. Le sujet doit en fait maintenir aussi longtemps que
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possible une force à un pourcentage donné de la contrac-
tion maximale volontaire. Il existe une relation entre la force
et le temps pendant lequel l’effort musculaire est maintenu.
En dessous de 20 % de la contraction maximale volontaire,
la contraction peut être maintenue pendant un temps très
prolongé. Au-delà de cette valeur, la durée de contraction
dépend de la valeur de force à maintenir.
Mode dynamique
Un banc de renforcement musculaire peut être utilisé pour
de type de mesure (27, 28). Ainsi, le sujet va effectuer une
extension d’un membre (ou des deux) contre une charge d’au
moins 30 % de la contraction volontaire maximale. À côté de
cette phase active, le travail dynamique peut aussi comporter
une phase résistante composée d’une flexion ou de la levée et
de la pose de la charge. Avant de commencer le test, il faut
veiller à ce que l’amplitude du mouvement soit maximale. La
fréquence du mouvement pendant le test se situe autour de
10 à 15 mouvements par minute. Un signal sonore ou lumi-
neux peut aider le sujet à garder la cadence. Le test se termine
lorsque le patient ne parvient plus à maintenir l’amplitude du
mouvement et la cadence sur au moins deux mouvements
consécutifs. La durée du test est appelée temps d’endurance
ou temps limite. Plus le temps est long, plus les capacités d’en-
durance musculaire du sujet sont élevées.
CONCLUSION
Il existe plusieurs techniques pour évaluer la fonction des
muscles périphériques. On peut choisir de mesurer unique-
ment la force musculaire qui est suffisante pour déceler la
présence d’une faiblesse musculaire. En mesurant aussi l’endu-
rance musculaire, les capacités d’adaptation seront également
évaluées, ce qui permettra d’avoir une idée de l’adaptabilité
musculaire dans la vie quotidienne. L’évaluation de la fonction
musculaire est importante, notamment pour les patients souf-
frant de maladies chroniques. En effet, leur qualité de vie est
souvent altérée, et la faiblesse musculaire peut contribuer aux
difficultés qu’ils rencontrent pour effectuer les actes élémen-
taires de la vie quotidienne. Évaluer la fonction des muscles
périphériques peut aider à la mise en place d’un programme
de réhabilitation et peut aussi servir à en préciser l’objectif. N
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