Dossier

Intérêt de l'électrostimulation transcutanée neuromotrice des membres inférieurs chez les personnes atteintes de BPCO

Mis en ligne le

Auteurs : J.B. Ferté, A. Rapin, C. Pineau, F.C. Boyer

Lire l'article complet (pdf / 161,73 Ko)
  • Le réentraînement aux efforts d'un patient atteint de bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) est parfois difficilement réalisable. L'électro­stimulation neuromotrice (ESNM) transcutanée pourrait être un moyen thérapeutique additionnel permettant une prise en charge précoce des malades les plus faibles.
  • L'ESNM semble être une solution intéressante pour démarrer un programme de renforcement muscu­laire et d'endurance globale chez des personnes ayant des atteintes musculaires périphériques de groupes musculaires majeurs ≤ 3/5, ou pendant et après une exacerbation de la maladie respiratoire, ou pour maintenir une trophicité musculaire ou lors de points de rupture du parcours de soins.
  • L'électrostimulation fonctionnelle synchronisée avec un ergomètre pourrait être une alternative intéressante pour engager les patients faibles à démarrer des activités physiques.
  • Les différentes modalités permettent de maintenir la force musculaire et une certaine endurance à la marche. On observe également de manière non significative une diminution de la dyspnée.

La bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) sera considérée comme la 3e cause de morta­lité dans le monde en 2020 (1). Cette maladie respiratoire chronique est associée à un déconditionnement musculaire global, une fatigue musculaire des muscles inspiratoires, une baisse de la qualité de vie liée à la santé et à un pronostic de survie diminué. Les personnes atteintes de BPCO ont une diminution d'endurance du quadriceps de 50 % en moyenne, qui réduit leurs capacités physiques dans les activités de la vie quotidienne. Outre la diminution de l'endurance à l'effort, les patients ayant une BPCO souffrent d'une diminution de la force musculaire, d'une amyotrophie musculaire, d'un remplacement des fibres musculaires de type 1 par des fibres musculaires de type 2, d'une faible capacité oxydative et de dysfonctions mitochondriales des fibres (2).

Les muscles sont composés de 2 types de fibres : les fibres lentes de type 1 stimulées à partir de 10 Hz (fibres à faible contraction, à faible vitesse mais résistantes à la fatigue) et les fibres rapides de type 2 stimulées à partir de 30 Hz (fibres à forte contraction, à forte vitesse, fibres musculaires fatigables). La proportion de fibres de type 1 et de type 2 est différente selon les sujets. Dans une étude, les pourcentages de fibres de type 1 et de type 2 sont comparés chez différents sujets. Les fibres de type 1 représentent 60 % des fibres chez les sujets sains actifs, 41 % chez les patients sains sédentaires et seulement 23 % chez les personnes atteintes de BPCO. Quant aux fibres de type 2, elles représentent 40 % des fibres chez les sujets sains, 59 % chez les sujets sédentaires et 77 % chez les patients souffrant de BPCO. Il a été établi qu'un réentraînement à l'effort était bénéfique chez les patients atteints de BPCO particulièrement pour améliorer la force musculaire des membres inférieurs (3).

Cependant, pour un réentraînement, la capacité à réaliser les exercices physiques est très réduite chez certains patients atteints de BPCO à un stade avancé (stades III et IV ou personne oxygéno-dépendante), durant ou à la suite immédiate d'un séjour en réanimation (immobilisation prolongée) et après une exacer­bation ayant nécessité une hospitalisation. Ces patients intolérants aux efforts sont particulièrement dys­pnéiques.

L'électrostimulation neuromotrice (ESNM) permet une thérapie physique mieux tolérée avec une moindre dyspnée. Elle vise à améliorer la condition physique et la tolérance aux efforts, raison pour laquelle elle peut être utile dans un programme de rééducation pour ces phénotypes de patients. L'ESNM est un traitement physique basé sur l'utilisation d'un courant électrique de surface à basse fréquence (< 100 Hz), de manière non invasive par l'intermédiaire d'électrodes cutanées. Les dispositifs générateurs d'électro­stimulation utilisent des programmes antalgiques, excitomoteurs, trophiques et de lutte contre la stase. L'objet de cet article est de se focaliser sur les intérêts des programmes d'électrostimulation excitomotrice chez les patients atteints de BPCO.

La contraction musculaire électro-induite favorise le maintien de la trophicité musculaire et accélère la circu­lation du retour veineux. Les courants excito­moteurs sont indiqués pour la prévention et le traitement des amyotrophies sans dénervation. Les électrodes, dont la forme et la taille sont adaptées aux muscles à contracter, sont appliquées sur les corps charnus musculaires superficiels, à l'endroit où l'on obtient la meilleure réponse de contraction musculaire pour une intensité donnée (le point moteur).

L'étude de M.J. Sillen et al. (4) apporte des informations complémentaires, car elle a montré que la contraction musculaire électro-induite se caractérise par une sollicitation métabolique inférieure à celle engen­drée lors d'un effort volontaire réalisé en résistance. Ce  résultat permet de confirmer l'idée que l'électro­stimulation provoque une contraction musculaire avec une dépense métabolique moindre retardant l'apparition d'une dyspnée secondaire.

Paramètres de stimulation utilisés pour des programmes d'électrothérapie excitomotrice

Les paramètres de stimulation dépendent de la durée d'impulsion (ms), de l'intensité (mA) et de la fréquence (Hz). Le générateur d'électrostimulation thérapeutique excitomoteur propose généralement 4 canaux. Ces canaux génèrent des courants bi­­phasiques, rectangulaires, symétriques ou asymétriques. Pour stimuler la contraction musculaire, le courant est à impulsions bidirectionnelles à front raide, la fréquence doit être de 10 à 80 Hz, la durée d'impulsion de 100 à 3 000 ms avec une intensité permettant une contraction tétanique du muscle (10 à 200 mA), les programmes étant dits ­on/off (alternance de temps de contractions tétaniques et de temps de repos sans contraction).

Fréquence

Trois fréquences sont utilisées dans les études : basse fréquence à 35 Hz (5-7), moyenne fréquence à 50 Hz (8-14) et haute fréquence à 75 Hz (15).

Impulsion

La durée d'impulsion varie de 300 à 400 ms dans la plupart des études (2,6-8, 10-15) avec une durée inférieure à 300 ms pour 2 études (5, 9).

Intensité

L'intensité utile s'étend de 10 à 100 mA. Dans la plupart des études, elle est progressivement augmentée jusqu'à la contraction du muscle et selon la tolérance perçue par les patients.

Localisation

Les groupes musculaires les plus étudiés en électro­stimulation neuromotrice thérapeutique sont les chefs musculaires du quadriceps (4-15). D'autres muscles sont associés selon les études : grands fessiers (5), ischio-jambiers (9), triceps sural (9, 11). Aucune étude ne précise la méthodologie pour choisir les locali­sations exactes des électrodes car il est nécessaire de rechercher le point moteur pour chaque individu (point cutané où la contraction musculaire est la meilleure pour une intensité donnée, considéré comme le point où émerge la branche nerveuse motrice dans un corps charnu musculaire superficiel).

Cycles de contraction/relâchement musculaires

Les cycles de temps de contraction (on) s'étendent de 2 (2, 8) à 10 secondes (2, 8, 10, 14) et les temps de relâchement (off), ou temps de repos, de 8 (2, 10) à 30 secondes (2, 8, 12). Dans la plupart des études, le cycle on/off s'adapte progressivement dans le temps aux patients avec une augmentation progressive du temps de contraction et une diminution progressive du temps de relâchement. Il faut noter que le rapport temps de contraction/relâchement était toujours inférieur à 50 %, c'est-à-dire que la période de repos doit excéder de 2 à 3 fois le temps de contraction musculaire tétanique.

Durée

La durée des séances varie de 15 (8) à 20 minutes (9, 13) jusqu'à 60 minutes (7, 10). La durée moyenne de cycle on/off est de 30 minutes (2, 5, 6, 8, 12). Les études surchargent progressivement la durée des séances passant de 15 à 30, voire 60 minutes (9, 10). Le nombre de séances par semaine varie de 2 (13) à 7 (14), avec une moyenne de 5 séances par semaine (tableau) [2, 5, 7, 8, 11-12, 15].

Groupes témoins

La thérapie contrôle usitée dans les groupes témoins diffère selon les études, avec soit une simple surveillance (5, 6, 8), soit une fausse électrostimulation (7, 9-11, 14), soit une étude crossover entre 2 thérapies (2). Les paramètres de stimulation (fausse stimulation) utilisaient une fréquence à 10 Hz, une impulsion de 50 à 200 ms et une intensité de 10 mA (2, 10). Ces paramètres du groupe témoin ne permettaient pas une contraction musculaire chez ces patients.

Contraction volontaire

Aucune étude n'a demandé des contractions actives ou volontaires conjointes pendant les séances d'électro­stimulation excitomotrice. Seule l'étude de S. Dal Corso et al. (2) s'intéresse aux contractions volontaires mais ne les impose pas.

Effets de l'ESNM pendant ou après une exacerbation

Utiliser une ESNM pendant une exacerbation de BPCO a pour objectif principal de maintenir une bonne trophi­cité musculaire chez des patients atteints d'une maladie chronique respiratoire déjà fragilisés et ainsi de prévenir une perte de mobilité mais aussi, ou surtout, de réduire la durée d'hospitalisation dans des unités de soins aigus pneumologiques ou de réanimation. L'ESNM cherche à diminuer les retentis­sements cliniques et pathologiques d'une exacerbation d'insuf­fisance respiratoire chez des patients présentant des sarcopénies majeures (nouvelle perte des fonctions musculaires et aggravation des troubles trophiques quadricipitaux pendant ces épisodes aigus considérés comme des points de rupture dans les parcours de soins).

Plusieurs études (5, 7) ont analysé des séances d'électro­thérapie excitomotrice pendant ou à la suite d'exacerbations respiratoires. Des améliorations de la force musculaire, des performances au test de marche de 6 minutes (TM6) et une diminution de la durée moyenne pour acquérir un transfert lit-fauteuil ont été mises en évidence. L'ESNM permet également de diminuer l'amyotrophie postexacerbation.

L'étude de Routsi et al. (16) montre une baisse du nombre de polyneuromyopathies de réanimation chez les patients bénéficiant d'ESNM quadricipitales et des muscles longs fibulaires (13 % versus 39 % dans le groupe témoin).

Effets de l'ESNM associée à un réentraînement à l'effort : électrostimulation fonctionnelle

La deuxième utilisation la plus fréquente d'une thérapie physique par ESNM est de la proposer avant un réentraînement à l'effort (pour améliorer les capacités musculaires à titre d'échauffement et pour des muscles faibles) et/ou de l'utiliser conjointement pendant le réentraînement (électrostimulations dites fonctionnelles). Ce type de prescription physique s'inscrit donc dans un programme de réentraînement à l'effort. Peu d'études ont analysé l'électrothérapie associée à un réentraînement à l'effort chez les personnes atteintes de BPCO.

Intérêt et efficacité de l'ESNM : mesure de suivi

Plusieurs mesures ont été utilisées par les auteurs pour évaluer l'efficacité de l'ESNM : la force musculaire, le TM6 et les biopsies musculaires.

Force musculaire du quadriceps

Les différentes méta-analyses montrent une augmentation de la force musculaire, excepté les études de S. Dal Corso et al. (2) et de L.M. Napolis et al. (10). Dans la méta-analyse de Roig et al. (17), la force musculaire augmen­tait de 0,57 au testing musculaire (Standardized Mean Difference [SMD] = 0,57 ; IC95 : 0,26-1,74), dans celle de Chen et al. (18), on note une augmentation de 1,12 au testing musculaire (SMD = 1,12 ; IC95 : 0,64-1,59).

Circonférence quadricipitale

Deux articles étudient l'amélioration de la masse musculaire par ESNM comme signalé par Roig et al. (17). Une étude a montré une augmentation de la circon­férence musculaire (6) avec une électrostimulation de forte intensité (90 mA) et une basse fréquence (5-35 Hz). Une seconde étude est négative sans augmentation de la circonférence musculaire (2), mais l'intensité utilisée était basse (10-45 mA) et la fréquence, modérément plus élevée (50 Hz). Les différents paramètres de stimulation pourraient être à l'origine des dif­férences retrouvées pour une réponse hypertrophique à l'électro­thérapie.

Test de marche de 6 minutes

Dans l'article de Roig et al. (17), un bénéfice significatif est retrouvé sur la distance de marche (48 mètres en moyenne ; IC95 : 9-86 mètres ; p = 0,02) comme dans la méta-analyse de Chen et al. avec une amélioration de 37 mètres (étendue de 32 à 43 mètres).

Endurance

L'endurance aux exercices physiques est améliorée dans la méta-analyse de Chen et al. (18) avec une augmentation de la distance maximale parcourue de 52 mètres (étendue de 20 à 83 mètres) et du temps maximal d'un exercice endurant, avec une amélioration de 1,11 minute (étendue de 0,14 à 2,08 minutes).

Dyspnée selon l'échelle de perception de Borg

Avec l'ESNM, on observe une tendance à la diminution de la dyspnée (diminution de 0,98 sur l'échelle de Borg), ces effets sont considérés peu significatifs cliniquement et statistiquement.

Biopsie musculaire

Dans l'étude de S. Dal Corso et al. (2), les résultats montraient une augmentation des fibres de type 2 et une diminution de celles de type 1. L'étude de A. Abdellaoui et al. (7) montrait le contraire avec une diminution des fibres de type 2 et une augmentation de celles de type 1 alors que l'étude de I. Vivodtzev et al. (11) retrouvait une diminution des 2 types de fibres. Les paramètres de stimulation étaient similaires : une fréquence à 50 Hz, une durée d'impulsion à 400 ms et une intensité entre 10 et 50 mA.

Qualité de vie évaluée avec le questionnaire du Saint-George's Hospital

L'ESNM ne permet pas d'améliorer la qualité de vie selon le questionnaire spécifique de Saint-George's (12-15).

Transfert lit-fauteuil

L'étude de E. Zanotti et al. (5) retrouve un apprentissage accéléré pour réaliser un transfert lit-fauteuil dans le groupe électrostimulé.

Discussion

Ce travail montre que l'ESNM passive appliquée à toutes les personnes atteintes de BPCO n'est pas utile. Les études sont de qualité scientifique faible (nombre d'études limité, effectifs de petite taille, etc.). L'ESNM pourrait cependant apparaître comme un moyen adjoint et complémentaire intéressant pour réadapter précocement des personnes atteintes d'insuffisance respiratoire sévère ou en situation d'exacerbation. L'ESNM ne permet pas à elle seule d'améliorer les capacités fonctionnelles des patients. Cette thérapie physique devrait être associée aux autres thérapies rééducatives actives, comme le renforce­ment musculaire ou le réentraînement à l'effort bien connus chez les personnes atteintes d'une affection neurologique centrale trop faibles pour se mouvoir. L'ESNM semble surtout être une excellente indication de maintien de trophicité pour des patients sévèrement atteints, partiellement ou totalement dépendants, pendant ou après une exacerbation, qui ne peuvent pas engager une rééducation classique.

Cette revue pointe une absence de standardisation des protocoles d'électrostimulation excitomotrice entre les études (rationnels des paramètres de stimulation, évaluation de l'objectif recherché de l'électrothérapie excitomotrice, etc.).

Les bénéfices de l'ESNM sont positifs dans la plupart des études mais avec des effets relativement faibles à la fois pour la force musculaire et pour l'endurance.

L'ESNM pourrait être utilisée afin d'augmenter le nombre de fibres de type 1 (endurantes) déficientes chez les patients atteints de BPCO. Trois études (2, 7, 11) ont rapporté des résultats discordants et sont donc à réévaluer dans de nouveaux travaux.

À l'inverse, l'ESNM peut s'avérer dangereuse si certains patients se tournaient préférentiellement vers des techniques passives et non fatigantes plutôt que vers des techniques actives nécessitant des efforts plus intenses. L'ESNM est bien une thérapie physique adjointe, complémentaire des exercices actifs très utiles chez des patients sévèrement atteints.

Conclusion

L'ESNM apparaît comme une stratégie adjointe ef­ficace en prévention d'une aggravation de la dysfonction musculaire chez les patients les plus sévèrement atteints pendant des points de rupture (exacerbation, réanimation), ou pour accélérer la récupération fonctionnelle avec une reprise de l'autonomie plus rapide chez d'autres patients. L'ESNM est recommandée chez les patients partiellement ou totalement dépendants, à la suite d'une exacerbation de BPCO. L'ESNM pourrait également être utile pour commencer une réadaptation respiratoire avec un travail musculaire simple, non invasif et faisable, indépendamment de la sévérité de la BPCO.

Des études sont nécessaires pour montrer l'efficacité de l'ESNM (avec des méthodologies rigoureuses et des puissances suffisantes) afin de recommander formellement un programme de soins validé concernant les paramètres de stimulation. Certains points particuliers seraient intéressants à étudier, comme l'ESNM fonctionnelle associée à des contractions musculaires actives synchrones, les paramètres d'électrostimulation sur la prévention d'une perte de trophicité des fibres ou de diminution des durées de séjour dans les unités de soins aigus.

Références

1. Global initiative for chronic Obstrutive Lung Disease (GOLD) global strategy for the diagnostis, management and prevention of COPD. Bethesda: GOLD; 2016.

2. Dal Corso S, Napolis L, Malaguti C et al. Skeletal muscle structure and function in response to electrical stimulation in moderately impaired COPD patients. Respir Med 2007;101(6):1236-43.

3. Couillard A, Prefaud. L’électrostimulation dans la réhabilitation des patients BPCO sévères : pertinence ou facétie ? Rev Mal Respir 2010;27(2):113-24.

4. Sillen MJ, Janssen PP, Akkermans MA, Wouters EF, Spruit MA. The metabolic response during resistance training and neuromuscular electrical stimulation (NMES) in patients with COPD, a pilot study. Respir Med 2008;102(5):786-9.

5. Zanotti E, Felicetti G, Maini M et al. Peripheral muscle strength training et bed-bound patients with COPD receiving mechanical ventilation: effect of electrical stimulation. Chest 2003;124(1):292-6.

6. Vivodtzev I, Pépin JL, Vottero G et al. Improvement in quadriceps strength and dyspnea in daily tasks after 1 month of electrical stimulation in severely deconditioned and malnourished COPD. Chest 2006;129(6): 1540-8.

7. Abdellaoui A, Préfaut C, Gouzi F et al. Skeletal muscle effects of electrostimulation after COPD exacerbation: a pilot study. Eur Respir J 2011;38(4):781-8.

8. Neder JA, Sword D, Ward SA et al. Home based neuro­muscular electrical stimulation as a new rehabilitive strategy for severely disabled patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Thorax 2002;57(4):333-7.

9. Bourjeily-Habr G, Rochester CL, Palermo F et al. Randomised controlled trial of transcutaneous electrical muscle stimulation of the lower extremities in patients with chronic obstructive pulmonary disease. Thorax 2002;57(12):1045-9. 

10. Napolis LM, Dal Corso S, Neder JA et al. Neuro­muscular electrical stimulation improves exercise tolerance in chronic obstructive pulmonary disease patients with better preserved fat-free mass. Clinics (Sao Paulo) 2011;66(3):401-6.

11. Vivodtzev I, Debigaré R, Gagnon P et al. Functional and muscular effects of neuromuscular electrical stimu­lation in patients with severe COPD: a randomized clinical trial. Chest 2012;141(3):716-25.

12. Vieira PJ, Chiappa AM, Cipriano G Jr et al. Neuromuscular electrical stimulation improves clinical and physiological function in COPD patients. Respir Med 2014;108(4):609-20.

13. Tasdemir F, Inal-Ince D, Ergun P et al. Neuro­muscular electrical stimulation as an adjunct to endurance and resistance training during pulmonary rehabilitation in stable chronic obstructive pulmonary disease. Expert Rev Respir Med 2015;9(4):493-502.

14. Maddocks M, Nolan CM, Man WD et al. Neuro­muscular electrical stimulation to improve exercise capacity in patients with severe COPD: a randomized double-blind, placebo-controlled trial. Lancet Respir Med 2016;4(1):27-36.

15. Sillen MJ, Franssen FM, Delbressine JM et al. Efficacy of lower-limb muscle training modalities in severely dyspnoeic individuals with COPD and quadriceps muscle weakness: results from the DICES trial. Thorax 2014;69(6):525-31.

16. Routsi C, Gerovasili V, Vasileiadis I et al. Electrical muscle stimulation prevents critical illness polyneuromyopathy: a randomized parallel intervention trial. Crit Care 2010;14(2):R74.

17. Roig M, Reid WD. Electrical stimulation and peripheral muscle function in COPD: a systematic review. Respir Med 2009;103(4):485-95.

18. Chen RC, Li XY, Guan LL et al. Effectiveness of neuromuscular electrical stimulation for the rehabilitation of moderate-to-severe COPD: a meta-analysis. Int J Chron Obstruct Pulmon Dis 2016;11:2965-75.

Liens d'interêts

J.B. Ferté, A. Rapin, C. Pineau et F.C. Boyer déclarent ne pas avoir de liens d’intérêts.

auteurs
Dr Jean-Baptiste FERTÉ

Médecin, Médecine physique et réadaptation, CHU de Reims, hôpital Sébastopol, Reims, France

Contributions et liens d’intérêts
Dr Amandine RAPIN

Médecin, Médecine physique et réadaptation, CHU de Reims, hôpital Sébastopol, Reims, France

Contributions et liens d’intérêts
Pr François-Constant BOYER

Médecin, Médecine physique et réadaptation, CHU de Reims, hôpital Sébastopol, Reims, France

Contributions et liens d’intérêts
centre(s) d’intérêt
Médecine physique & réadaptation
Mots-clés