Cours - Cofemer
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03/03/2016 Physiologie, adaptation et renforcement musculaires Plan Plan • Physiologie du muscle strié squelettique • Adaptation du muscle à l’exercice • Exercices de renforcement musculaire • Méthodes et programmes de renforcement musculaire • Physiologie du muscle strié squelettique Contraction musculaire Contraction musculaire Johann Beaudreuil, Services de Rhumatologie, Médecine Physique et de Réadaptation, Hôpital Lariboisière – Fernand Widal, AP-HP, Paris 7 DES de Médecine Physique et de Réadaptation Nïmes, le 29 décembre 2016 Organisation du muscle strié • Muscle strié squelettique Posture • Interaction actine – myosine • Consommation d’ATP Force Cellules musculaires striées (fibres musculaires) • Sarcomères Mouvement Myofilaments • Actine (Ø 5-7 nm) • Myosine (Ø 14-16 nm) Frontera 2014 1 03/03/2016 Mécanismes moléculaires de la contraction musculaire • Interaction actine – myosine Métabolisme musculaire : ATP Métabolisme musculaire • Réserve ATP musculaire • ATP (ATP ase) → ADP + Pi + E ≈ 5 s d’exercice intense • Myosine • Système Créatine Phosphate • Domaine moteur • ADP + PC (kinase) → ATP + créatine ≈ 25 s d’exercice • Fixation de l’actine et ATP • Glycolyse anaérobie • ATPase actine – dépendante • Glu + 2ADP + 2Pi → 2 Lact + 2 ATP + 2 H2O ≈ 2 min • Glycolyse aérobie • Glu + 6O2 + 38ADP + 38Pi → 6HCO3- + 38H2O + 38ATP Frontera 2014 Myocytes de type I et IIb Source d’ATP Wilder, Braddom’s PMR 2016 Myocytes de type I et IIb Myocytes de type I Myocytes de type IIb Glycolyse aérobie Glycolyse anaérobie Réserve AG et TG +++ + Réserve glycogène + +++ Mitochondrie +++ + ATP ase pH 9,4 + +++ ATP ase pH 4,6 +++ ++ Enzymes oxydatives NAD +++ + Myocytes de type IIa intermédiaire d’après Wilder, Braddom’s PMR 2016 Activités Force de contraction musculaire Myocytes de type I Myocytes de type IIb Endurance (aérobie) Résistance (anaérobie) Lente Rapide Vitesse de contraction Force développée + +++ Fatigabilité + +++ • Facteurs déterminants pour un muscle donné • Surface de section du muscle • Longueur – tension du muscle • Longueur de repos – tension ≈ 0 • # unités motrices recrutées • Vélocité ↗ Force musculaire • Allongement – raccourcissement • Force de contraction excentrique rapide > isométrique > concentrique lente > concentrique rapide Myocytes de type IIa intermédiaire d’après Wilder, Braddom’s PMR 2016 2 03/03/2016 Relation force maximale fléchisseurs de coude – vélocité de la contraction Plan Adaptation du muscle à l’exercice Exercice aérobie • Adaptation du muscle à l’exercice Contraction excentrique rapide • Force sous maximale • Durée prolongée • Exercice anaérobie • Force maximale • Durée limitée • ↗ Force et Puissance • ↗ Endurance • ↗ Capacité métabolique • Hypertrophie aérobie (production ATP) musculaire (synthèse protéique, volume Ȼ) • Activité Ȼ de type I • Activité Ȼ de type IIb Contraction concentrique rapide Wilder, Braddom’s PMR 2016 Adaptation du muscle à l’exercice en résistance • Adaptation neurale initiale • ↗ Taille des unités motrices (# myocytes) recrutées • ↗ Fréquence de stimulation des unités motrices • Synchronisation et synergie musculaires Gain de force avant 6 semaines de renforcement • Hypertrophie musculaire • ↗ Synthèse protéique ; ↗ Volume cellulaire Gain de force après 6 semaines de renforcement Hawley, Cell 2014 Exercice en résistance = exercice anaérobie, renforcement musculaire Cugy, Campus MPR 2013 3 03/03/2016 Plan Exercices de renforcement musculaire • Moyens résistants • Typologie des exercices • Exercices de renforcement musculaire Cugy, Campus MPR 2013 Typologie des exercices de renforcement musculaire Moyens résistants • Gravité • Résistance manuelle • Charge directe • Poulie-thérapie • Balnéothérapie • Tâches fonctionnelles • Isocinétisme • Bandes élastiques • Vibrations corporelles • Électrostimulation Course de travail musculaire • Course de travail musculaire • Déplacement des extrémités musculaires • Chaîne musculaire • Contraction musculaire • Travail musculaire en course externe Adaptation au travail musculaire physiologique • Travail musculaire en course intermédiaire • Sollicitation d’un muscle dans un secteur correspondant à une position éloignées des insertions musculaires • Travail musculaire en course interne • Sollicitation d’un muscle dans un secteur correspondant à une position rapprochées des insertions musculaires • Sollicitation d’un muscle dans un secteur intermédiaire Cugy, Campus MPR 2013 4 03/03/2016 Course de travail musculaire Course de travail musculaire Déplacement des insertions musculaires • Ischio-jambiers • Exercice musculaire concentrique • Course intermédiaire • Contraction lors d’un raccourcissement du muscle • Rapprochement des insertions musculaires • Exercice musculaire excentrique • Contraction lors d’un allongement du muscle • Éloignement des insertions musculaires Courses de travail pour un muscle fléchisseur Déplacement des insertions musculaires Chaîne musculaire Contraction musculaire • Chaîne musculaire ouverte • Travail musculaire statique • Travail musculaire isométrique • Extrémité distale libre • Contraction sans mouvement segmentaire • Travail musculaire dynamique • Travail musculaire isotonique • Chaîne musculaire fermée* • Contraction contre résistance constante • Travail musculaire isocinétique • Extrémité distale fixe • Contraction lors d’un mouvement à vitesse constante * Chaîne semi-fermée : extrémité distale libre mais résistance importante (ex. vélo) Cugy, Campus MPR 2013 Boorman, J Bone Joint Surg Am 2014 5 03/03/2016 Contraction musculaire isométrique Contraction musculaire isométrique Résistance manuelle • Avantages • Avantages • Tolérance ostéo-articulaire • Inconvénients • Longueur musculaire constante • Adaptation à la force développée • Travail mono/pluri-segmentaire • Inconvénients • Variabilité • Imprécision Contraction sans mouvement contre résistance manuelle Contraction musculaire isotonique • Exercice dynamique des muscles de la sangle abdominale contre la gravité Contraction musculaire isotonique contre gravité Contraction musculaire isotonique • Avantages • Simplicité • Inconvénients • Non adaptation à la force développée • Résistance non modulable Exercice musculaire dynamique à charge directe ou indirecte constante 6 03/03/2016 Contraction musculaire isotonique • Charge directe • Charge indirecte • Avantages • Avantages • Simplicité • Précision • Résistance modulable • Inconvénients • Non adaptation à la force développée • Simplicité • Précision • Résistance modulable Contraction musculaire isocinétique Contraction musculaire isocinétique • Avantages • Exercice musculaire dynamique à vitesse constante • • • • • Inconvénients Évaluation Précision Adaptation à la force développée Résistance modulable • Inconvénients • Non adaptation à la force développée • Matériel sophistiqué • Adaptation au dispositif Forthomme, Clin Physiol Funct Imaging 2011 Pliométrie Électro-stimulation musculaire • Restitution d’énergie • Courants basse fréquence • Contraction 2-10 secondes • Récupération = contraction x 2-3 1Contraction dynamique excentrique 2Contraction dynamique concentrique ↗ Vitesse et ↗ Force de contraction concentrique • Force et endurance • Muscles dénervés ou non Plan • Méthodes et programmes de renforcement musculaire Exemple du quadriceps 7 03/03/2016 Méthodes et programmes de renforcement musculaire Mesure de la force musculaire Mesure de la force musculaire • Paramètres • Tests isométriques • Résistance maximale • • • • • • • Muscle(s), type(s) d’exercice(s) Force musculaire maximale Temps de contraction/récupération Charge de travail # de répétitions/séries/séance # de séances par programme Modulation (progression) • Dynamomètres • X RM • Charge maximale déplacée x fois Intensité Volume Fréquence • 1 RM • Charge maximale déplacée 1 fois • 10 RM • Test dynamiques • Charge maximale déplacée 10 fois • Résistance maximale • Isocinétisme Mesure de la force musculaire • Isocinétisme Méthodes et programmes d’exercices musculaires Endurance Résistance Intensité 30-60% 1 RM 80-90% 1RM Volume 1-3 séries 10-20 répétitions 1-3 séries 1-8 répétitions Repos 1 minute 2-3 minutes Fréquence 2-4 j/semaine 4-6 j/semaine Progression Volume Intensité Extension du genou à 60°/s Cugy, Campus MPR 2013 Méthodes de renforcement musculaire • Méthodes isométriques • Méthodes dynamiques • Électro-stimulation d’après Donner, Pulmonary Rehabilitation 2005 8 03/03/2016 Méthode de renforcement isométrique Méthode de renforcement isométrique Méthode de renforcement dynamique • Méthode de Hettinger et Muller • Travail Statique Intermittent de Troisier • Méthode de Delorme et Watkins : progressive resistance exercises • Entretien musculaire • 1 contraction maximale de 1 seconde par jour • Renforcement musculaire • Alternance contraction – repos • Durée des séquences constantes • 3 séries de 10 mouvements • 1 à 3 contractions semi-maximales de 6 secondes par jour • 5 à 20 semaines • Fatigue à 60 alternances contraction (6 sec) – repos (6 sec) • Charge directe, indirecte ou dynamomètre • 3 séances par semaine x 10 (+ 6% de force par semaine) • Résistance manuelle • Série 1 : 50% 10 RM ; 1 minute ; repos 1 minute • Série 2 : 75% 10 RM ; 1 minute ; repos 1 minute • Série 3 : 100% 10 RM ; 1 minute ; repos 1 minute • Force maximale / Force maximale théorique • Force maximale théorique (force de travail) Hettinger, Arb Physiol Anst 1953 • Charge directe • 4 séances de travail/semaine ; mesure 10 RM séance 5 Troisier, Muscle et Rééducation 1988 Delorme, Arch Phys Med 1948 Méthode de renforcement dynamique Méthode de renforcement dynamique Méthode de renforcement dynamique • Méthode de Dotte : résistance directe progressive • Méthode des efforts maximaux • Méthode des efforts répétés • 3 séries de 10 mouvements (concentrique 1 seconde ; tenu 0,5 ; excentrique 1,5 ; repos 3) • Série 1 : 40% 1 RM ; repos 1 minute • Série 2 : 60% 1 RM ; repos 1 minute • Série 3 : 80% 1 RM ; repos 1 minute • • • • • • • • 4 à 8 séries de 1 à 3 mouvements 90% 1 RM Repos 7 minutes 1 séance/8-10 jours 6-12 séries de 5-7 mouvements 60-80% 1 RM Repos 5 minutes 1 séance/2-3 jours • 4 séances par semaine Dotte, Kinésithérapie active 1979 Sale, Exc Sport Sci Rev 1987 Revel, Traité de MPR 1998 9 03/03/2016 Méthode de renforcement dynamique Méthode de renforcement isocinétique • Travail musculaire dynamique en excentrique • Renforcement isocinétique du quadriceps • Résistance à l’allongement musculaire 1 • • • • 8-10 séries de 10 contractions maximales à 180°/s 2-4 séries de 5 contractions à 60°/s 4-6 séries de 10 contractions à 240°/s Repos inter-série 1-2 minutes 2 • Haut rendement énergétique • ↗ Résistance du tissu non contractile • Physiologie des ischio-jambiers et fléchisseurs de cheville Méthode de gain en puissance • Puissance = Force x Vitesse • Puissance vs renforcement • % RM ↘ • Vitesse de travail ↗ Kraemer, Phys Med Rehabil Clin North Am 2009 Gain en puissance Renforcement Intensité 40% 1 RM 80% 1 RM Volume 3 séries de 12-14 mouvements 3 séries de 8-10 mouvements Vélocité Phase concentrique : + rapide possible Phase excentrique : 2 secondes Phase concentrique : 2 secondes Revel, Traité de MPR 1998 Stanish, Clin Sports Med 1985 Phase excentrique : 2 secondes Sayers, JSCR 2007 Méthode de renforcement par électro-stimulation Programmes de renforcement musculaire Programmes de renforcement musculaire • Courants basse fréquence • Contraction 2-10 secondes • Récupération = contraction x 2-3 • Évaluation • Planification • Exemples • Exercices • Méthodes • • • • • Séance : 15 minutes • 3 séances/semaine x 3 Répétitions Séries Séances Modulation • Réalisation/éducation • Échauffement • Renforcement musculaire • Étirements musculaires • Patient alité en réanimation • Patient opéré en orthopédie • Patient chuteur • Évaluation Revel, Traité de MPR 1998 10 03/03/2016 Programme de renforcement musculaire : patient alité ÉlectroÉlectrostimulation stimulation musculaire surimposée Renforcement contre résistance manuelle Renforcement Tâches contre charge fonctionnelles directe Programme de renforcement musculaire : patient d’orthopédie Préparation pré-opératoire Période post-opératoire précoce -Électro-stimulation -Électro-stimulation surimposée - Renforcement isométrique Période post-opératoire tardif - Renforcement dynamique - Tâches fonctionnelles d’après Cugy, Campus MPR 2013 Points importants • Muscle strié squelettique • Propriété : contraction • Rôle physiologie : posture et mouvement • Exercices de renforcement • Vaste classe thérapeutique • Activité et adaptation musculaires • ↗ Force et puissance d’après Cugy, Campus MPR 2013 Programme de renforcement musculaire : patient chuteur Électrostimulation musculaire Renforcement analytique des groupes porteurs - Isométrique contre résistance manuelle - Isocinétique Tâches fonctionnelles - Transferts asssis debout … d’après Cugy, Campus MPR 2013 Références didactiques • Programme de renforcement • Indication : Contexte, patient, affection • Évaluation : force maximale • Planification : exercices, intensité, volume, fréquence, modulation • Réalisation/éducation • Revel M. Techniques de renforcement musculaire. In Held et Dizien, Traité de médecine physique et de réadaptation, 1998 • Cugy E et al. Renforcement musculaire. In Campus MPR. http://campus-mpr, 2013 • Wilder RP et al. Therapeutic exercise. In Braddom’s Physical Medicine and Rehabilitation, 2016 11
