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Modalités et intérêts du renforcement musculaire analytique segmentaire des membres dans la BPCO

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

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  • L'objectif de ce travail était de définir les modalités du renforcement musculaire analytique (RMA) à privilégier chez les patients atteints de broncho­pneumopathie chronique obstructive (BPCO), et de synthétiser les effets attendus de ces typologies de thérapies physiques.
  • Nous avons fait un travail de revue de littérature de type narratif à partir de la base de données PubMed, avec les mots-clés “strength training” et “COPD”.
  • Aucune étude n'a cherché à déterminer la supériorité d'une fréquence, d'une intensité, d'un type, ou d'une durée de travail à une autre.
  • Les effets bénéfiques du renforcement musculaire sont montrés par de nombreux travaux, avec un impact sur la force et sur la fonction. L'impact du renforcement musculaire sur la qualité de vie perçue fait l'objet d'études contradictoires, et l'impact de cette thérapie physique sur la survie a été étudié dans une seule étude.

La bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) est une pathologie non pas uniquement pulmonaire, mais multisystémique. L'atteinte musculaire affecte 25 % des patients avec une atteinte modérée, et 40 à 50 % des patients sont suivis pour une hypoxémie chronique.

Les causes rapportées de ces atteintes musculaires périphériques sont multiples (sous-utilisation musculaire, consommations de corticoïdes, hypoxémie chronique, désordres nutritionnels, stress oxydatif). Les études histologiques du quadriceps de personnes atteintes de BPCO objectivent une diminution des fibres de type I et une corrélation de cette atteinte histologique avec la diminution des capacités à l'effort reflétée par une baisse de VO2max. Le degré d'atteinte musculaire (diminution de la section des muscles quadriceps) est également associé à une dégradation du pronostic vital.

Toutes ces connaissances ont incité à proposer un travail musculaire analytique pour lutter contre cette atteinte. Ainsi, la majorité des programmes de rééducation des patients atteints de BPCO comprend un travail de réentraînement global sur cycloergomètre ou tapis de marche, et un travail de renforcement musculaire analytique (RMA) segmentaire.

La prescription d'un travail de RMA nécessite de définir précisément plusieurs paramètres : la fréquence des exercices (abordée en nombre de séances par semaine), l'intensité de travail et les modalités d'incrémentation, les typologies des exercices musculaires (en endurance ou en résistance), les groupes musculaires segmentaires spécifiques, la durée totale des programmes de renforcement (en nombre de semaines), et les modes de travail musculaire (statique/dynamique, concentrique/excentrique, analytique/fonctionnel).

L'objectif de ce travail est d'aider les thérapeutes professionnels de santé et le médecin, par une revue narrative de la littérature, à bien prescrire le RMA segmentaire chez un patient atteint de BPCO. Sous l'éclairage de la littérature, est-il possible de choisir les meilleures modalités de prescriptions et, ainsi, prévoir et déterminer les effets recherchés des différentes modalités de travail musculaire ?

Modalités du RMA dans la BPCO

À quelle fréquence ?

La fréquence du RMA proposée dans les différentes études est de 2 ou 3 fois par semaine, en cas de BPCO stable. Aucune justification à cette fréquence n'est énoncée dans les différentes études, si ce n'est l'utilisation des recommandations américaines pour le RMA en population générale. Ces études chez le patient atteint de BPCO, réalisées à la fréquence de 3 fois par semaine, ne mettent pas en évidence de défaut de tolérance. Certaines études ont évalué la faisabilité d'un programme de RMA chez le patient atteint de BPCO hospitalisé pour une exacerbation avec un travail quotidien de faible intensité (1-3). Là encore, la tolérance était bonne.

Avec quelle durée ?

La durée de prise en charge variait selon les études entre 8 et 12 semaines. Les données de la littérature ne permettent pas de définir quelle durée de prise en charge est la plus pertinente chez les personnes souffrant de BPCO. Il est classiquement recommandé dans le cadre d'un programme de réhabilitation respiratoire de réaliser 20 à 30 séances, ce qui correspond aux durées des programmes étudiés dans la littérature, avec une bonne adhésion des patients.

À quelle intensité ?

La définition de l'intensité des exercices peut impliquer 2 types de contractions musculaires aux objectifs différents :

  • les contractions à haute intensité, pour un faible nombre de répétitions et pour un travail dit en résistance (ou en force) ;
  • les contractions à faible intensité pour un plus grand nombre de répétitions et un objectif d'endurance.

Les intensités utilisées dans les programmes de RMA étudiés varient entre 50 et 80 % de la 1RM (répétition maximale unique = charge maximale mobilisée sur toute l'amplitude articulaire une fois et une seule), à raison de 1 à 3 séries de 8 à 15 répétitions (8 à 10 répétitions pour une intensité entre 70 et 80 % de la 1RM, et 10 à 15 répétitions pour une intensité entre 50 et 60 % de la 1RM. Il n'est là encore pas possible de définir l'intensité à privilégier, puisque aucune méta-analyse ou étude ­comparant 2 ou plusieurs types d'intensités n'a été proposée.

La résistance était imposée, soit par des ergomètres ou des machines (chaise à quadriceps, machine de type presse, tirage de poulie), soit par des poids, soit par des bandes élastiques (4, 5). Ramos et al. (4) ont comparé un programme de RMA avec bande élastique à un programme avec poids, et montré une efficacité similaire sur les progressions de force musculaire.

Avec quelle incrémentation ?

L'incrémentation est majoritairement réalisée en fonction des symptômes perçus (à savoir une échelle de Borg dyspnée ≤ 13/20 ou 4/10) ou de la possibilité de réaliser plus de répétitions dans la série. L'augmentation de la charge était ainsi proposée pour obtenir 80 % de la 1RM pour les études n'ayant pas débuté à cette intensité ou par une augmentation de charge équivalente à 5 à 10 % de la 1RM.

Alexander et al. (6) ont comparé 2 types d'incrémen­tation, à savoir une incrémentation rapide et une incrémentation plus lente, chez des pateints âgés atteints de BPCO, et ont montré un impact supérieur de l'incrémentation rapide sur la force des membres supérieurs et sur la fonction (via une échelle composite de 6 tests fonctionnels). L'hypothèse était que l'incrémentation rapide permettait d'augmenter le volume de travail musculaire sur une même période et donc d'obtenir davantage de bénéfice, comme cela est décrit dans la population générale (relation intensité-effet).

Quel type de travail musculaire ?

La grande majorité des études réalisées s'intéresse à un travail de RMA dynamique, prioritairement concentrique. Peu de protocoles d'études précisent une vitesse imposée pour la réalisation du mouvement de contraction, critère pourtant primordial. Seuls les protocoles d'études réalisés avec une bande élastique indiquaient un temps de contraction imposé, à savoir 1 seconde en phase concentrique et 1 seconde en phase excentrique.

Le travail excentrique a peu été étudié chez la personne atteinte de BPCO, mais semble bien toléré (7), et pourrait permettre une amélioration de la force isométrique (8). Des études confirmatoires sont nécessaires.

Quels groupes musculaires privilégier ?

Les groupes musculaires renforcés dans les études sont principalement situés au niveau des membres inférieurs (le couple quadriceps/ischio-jambiers), et au niveau des membres supérieurs (les deltoïdes, les pectoraux, le grand dorsal, et le couple biceps/triceps brachial).

Là encore, aucune étude n'a comparé le RMA d'un groupe musculaire versus un autre groupe, ce qui ne permet donc pas de prioriser les cibles mus­culaires. La documentation importante de l'atteinte quadri­cipitale, avec notamment la corrélation entre l'atteinte quadricipitale (comme marqueur indépendant) et la survie, en fait cependant une cible privilégiée.

Par ailleurs, une revue Cochrane de McKeough et al. publiée en 2016 (9) portant sur le travail des membres supérieurs chez les patients atteints de BPCO montre l'intérêt d'un travail spécifique, en endurance, pour améliorer la capacité d'endurance dans les activités des membres supérieurs.

Impact du RMA chez les personnes ayant une BPCO

Effets sur la force musculaire

La majorité des études comparant un travail de RMA à un programme factice ou à une éducation thérapeutique seule s'accordent pour un gain musculaire après RMA.

Les études comparant un travail global endurant (TGE) sur cycloergomètre + RMA à un TGE seul montrent pour certaines (10, 11) un bénéfice supplémentaire sur la force musculaire, tandis que d'autres non (12).

Deux méta-analyses ont été réalisées. O Shea et al. (13) montrent un impact du RMA seul sur la force quadri­cipitale de + 25,5 % (étendue de 11,8 à 52,8 %), versus + 10,4 % (étendue de – 2,2 à 42 %) pour le TGE sur cycloergomètre seul. Iepsen et al. (14) montrent un effet supérieur de l'association RMA + TGE sur cyclo­ergomètre, versus TGE sur cycloergomètre seul sur la force quadri­cipitale. Il faut préciser que ces méta-­analyses colligent les résultats des études portant sur le RMA sans dissocier les exercices réalisés en force des exercices réalisés en endurance.

Effets sur les aptitudes fonctionnelles

Le test de 6 minutes de marche est le test de performance aérobie à charge constante le plus souvent réalisé dans les études pour évaluer des personnes ayant une BPCO. Rausch-Osthoff et al. (15) montrent une corrélation positive entre la force quadricipitale et les performances au test de 6 minutes chez le patient atteint de BPCO. Pourtant les méta-analyses comparant travail de RMA + TGE versus TGE seul (14), et RMA versus TGE (13) ne montrent pas d'impact supérieur du RMA sur les performances du test de 6 minutes. Il faut noter une difficulté dans ces méta-analyses à dissocier, dans les programmes de soins de rééducation, les exercices en force et en endurance.

En ce qui concerne l'impact d'un RMA sur les capacités fonctionnelles impliquant les membres supérieurs, les résultats des différentes études sont contradictoires. Deux méta-analyses sont négatives (13, 16), mais la revue Cochrane de McKeough et al. de 2016 (9) montre une amélioration de l'endurance des membres supérieurs par un RMA en endurance, sans établir de lien avec une amélioration dans les activités de la vie quotidienne.

Effets sur la tolérance à l'effort

Selon les méta-analyses (13, 14, 16), il n'y a pas d'impact du RMA en force sur la VO2max. À noter que d'après Spruit et al. (12), une amélioration de la PMax de 15 ± 16 watts (PMax initiale = 38 ± 14 watts) est constatée.

Effets sur les mesures de qualité de vie liée à la santé

Les travaux diffèrent sur l'impact d'un travail de RMA sur la qualité de vie liée à la santé (QVLS). Si la méta-­analyse de Iepsen et al. (14) montre une tendance à une amélioration de la QVLS par un TGE seul, versus RMA seul, O'Shea et al. (13) ne relèvent pas d'impact de ces 2 types d'exercices. Liao et al. (16) retrouvent un effet significatif sur la dimension dyspnée du Chronic Respiratory Disease Questionnaire par un travail de RMA isolé.

Effets sur la survie

Loprinzi et al. (17) ont étudié de façon rétrospective l'impact d'un travail de RMA régulier sur la mortalité. Ils retrouvent une diminution de 29 % du taux de mortalité, toute cause confondue, chez les patients atteints de BPCO à partir de 2 séances par semaine. Même si ce travail nécessite une confirmation de résultats par d'autres études du fait de biais méthodologiques, ces résultats restent intéressants.

Conclusion

L'analyse de la littérature ne permet pas de définir la supériorité d'un protocole de RMA par rapport à un autre.

L'ensemble des programmes de soins étudiés propose majoritairement des exercices de RMA 2 ou 3 fois par semaine. L'intensité proposée implique principalement un travail en force à savoir 70 à 80 % de la 1RM, avec quelques études sur le travail en endurance (50 à 60 % de la 1RM), mais aucune ne compare ces 2 types d'intensité, ce qui ne permet pas de définir un protocole optimal. La durée du programme de soins proposée est de 8 à 12 semaines, avec l'utilisation d'ergomètre, de poids ou de bandes élastiques.

La réalisation d'un travail de RMA permet une amélioration de la force musculaire et du test de 6 minutes de marche, mais son impact sur la qualité de vie liée à la santé, l'adaptation à l'effort et la survie doit encore être démontré, s'il existe. Le RMA endurant des membres supérieurs semble être le seul travail utile dans les activités endurantes de la vie quotidienne.

Il semble que l'association d'un RMA à un TGE soit optimale pour la prise en charge des patients souffrant de BPCO. Cependant, la supériorité d'un tel programme en comparaison d'un TGE seul est discutée.

Références

1. Troosters T, Probst VS, Crul T et al. Resistance training prevents deterioration in quadriceps muscle function during acute exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease. Am J Respir Crit Care Med 2010;181(10):1072-7.

2. Borges RC, Carvalho CR. Impact of resistance training in chronic obstructive pulmonary disease patients during periods of acute exacerbation. Arch Phys Med Rehabil 2014;95(9):1638-45.

3. Kofod LM, Døssing M, Steentoft J, Kristensen MT. Resistance training with ankle weight cuffs is feasible in patients with acute exacerbation of COPD. J Cardiopulm Rehabil Prev 2017;37(1):49-56.

4. Ramos EMC, de Toledo-Arruda AC, Fosco LC et al. The effects of elastic tubing-based resistance training compared with conventional resistance training in patients with moderate chronic obstructive pulmonary disease: a randomized clinical trial. Clin Rehabil 2014;28(11):1096-106.

5. Nyberg A, Lindström B, Rickenlund A, Wadell K. Low-load/high-repetition elastic band resistance training in patients with COPD: a randomized, controlled, multicenter trial. Clin Respir J 2015;9(3):278-88.

6. Alexander JL, Benton MJ. Progression of resistance training intensity among older COPD patients: a comparison of 2 resistance training studies. Phys Sportsmed 2008;36(1):62-8.

7. Rocha Vieira DS, Baril J, Richard R, Perrault H, Bourbeau J, Taivassalo T. Eccentric cycle exercise in severe COPD: feasibility of application. COPD 2011;8(4):270‑4.

8. MacMillan NJ, Kapchinsky S, Konokhova Y et al. Eccentric ergometer training promotes locomotor muscle strength but not mitochondrial adaptation in patients with severe chronic obstructive pulmonary disease. Front Physiol 2017;8:114.

9. McKeough ZJ, Velloso M, Lima VP, Alison JA. Upper limb exercise training for COPD. Cochrane Database Syst Rev 2016;11:CD011434.

10. Phillips WT, Benton MJ, Wagner CL, Riley C. The effect of single set resistance training on strength and functional fitness in pulmonary rehabilitation patients. J Cardpulm Rehabil 2006;26(5):330-7.

11. Benton MJ, Wagner CL. Effect of single-set resistance training on quality of life in COPD patients enrolled in pulmonary rehabilitation. Respir Care 2013;58(3):487-93.

12. Spruit MA, Gosselink R, Troosters T, De Paepe K, Decramer M. Resistance versus endurance training in patients with COPD and peripheral muscle weakness. Eur Respir J 2002;19(6):1072-8.

13. O’Shea SD, Taylor NF, Paratz JD. Progressive resistance exercise improves muscle strength and may improve elements of performance of daily activities for people with COPD: a systematic review. Chest 2009;136(5):1269-83.

14. Iepsen UW, Jørgensen KJ, Ringbaek T, Hansen H, Skrubbeltrang C, Lange P. A systematic review of resistance training versus endurance training in COPD. J Cardiopulm Rehabil Prev 2015;35(3):163-72.

15. Rausch-Osthoff A-K, Kohler M, Sievi NA, Clarenbach CF, van Gestel AJ. Association between peripheral muscle strength, exercise performance, and physical activity in daily life in patients with Chronic Obstructive Pulmonary Disease. Multidiscip Respir Med 2014;9(1):37.

16. Liao WH, Chen JW, Chen X et al. Impact of resistance training in subjects with COPD: a systematic review and meta-analysis. Respir Care 2015;60(8):1130-45.

17. Loprinzi PD, Sng E, Walker JF. Muscle strengthening activity associates with reduced all-cause mortality in COPD. Chronic Illn 2017;13(2):140-7.

Liens d'interêts

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

auteurs
Dr Amandine RAPIN

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

Contributions et liens d’intérêts
Dr Jean-Baptiste FERTÉ

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