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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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