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Effets de l’entraînement avec stimulation électrique neuromusculaire (NMES)

INTRODUCTION

La stimulation électrique neuromusculaire (NMES pour Neuromuscular electrical stimulation) provoque des contractions musculaires locales et peut être appliquée comme stimulus supplémentaire pour l’entraînement. Des études antérieures ont démontré que l’entraînement par NMES induit une augmentation de la force musculaire lors de la contraction volontaire, même après des périodes d’entraînement relativement courtes (3 à 6 semaines)1. L’entraînement par NMES augmente l’activation musculaire volontaire, comme l’ont montré l’interpolation* des contractions2,3 et l’électromyographie de surface3. Par conséquent, l’entraînement par NMES a été considéré comme augmentant la force musculaire volontaire sur une courte période grâce à des adaptations neurales4.

* Un stimulus électrique délivré à un nerf musculaire lors d’une contraction volontaire maximale produit comme une contraction qui augmente la force. L’amplitude de cette « contraction interpolée » est largement utilisée pour mesurer l' »activation » volontaire des muscles5.

 

HYPERTROPHIE MUSCULAIRE

L’effet de l’entraînement par NMES sur l’hypertrophie musculaire est équivoque dans la littérature. Certaines études ont constaté une augmentation significative de la taille du muscle entier6-8,26 et des fibres musculaires8-13 après l’entraînement par NMES. Les changements musculaires avec NMES ont révélé une augmentation des fibres IIA, et une diminution des fibres IIX et I, ainsi qu’une augmentation de la capacité d’oxydation et du nombre moyen de capillaires des fibres à contraction rapide (type II) avec une hypertrophie minimale des fibres musculaires9. Ces adaptations semblent liées à une transformation bidirectionnelle des deux isoformes I et IIX vers l’isoforme IIA. Ces résultats indiquent que le protocole particulier d’entraînement NMES à court terme testé dans la présente étude induit des adaptations significatives dans les machineries histochimiques et métaboliques des muscles squelettiques humains10. Une récente étude a conclu que le NMES de faible intensité pourrait augmenter l’épaisseur du muscle, la surface de la section transversale des fibres musculaires et la force musculaire des muscles squelettiques humains sains. L’ampleur de l’augmentation est plus faible dans le cas d’un entraînement de faible intensité que dans celui d’un entraînement de haute intensité par NMES8. Une étude sur des sujets âgés conclut que des changements hypertrophiques dans les muscles multifides lombaires et vastes latéraux peuvent être induits par une intervention de NMES de huit semaines chez des personnes âgées. Il est intéressant de noter que les résultats de cette étude montrent également une détérioration de la taille des muscles paravertébraux chez des personnes âgées témoins ne s’entraînant pas, probablement attribuable à la sédentarité de ce groupe. Pris ensemble, ces résultats suggèrent que la NMES pourrait avoir un effet protecteur dans la perte de masse musculaire liée à l’âge (sarcopénie)11. Toutefois, de futures études sur un plus grand nombre de sujets sont nécessaires pour confirmer ces résultats. La marche sur tapis roulant associée au NMES a été efficace pour promouvoir l’hypertrophie du muscle quadriceps chez des quadriplégiques présentant des lésions chroniques, même lorsqu’un soutien partiel du poids du corps était fourni12.

Des patientes (n = 22) atteintes d’un cancer du sein de stade I, II ou III confirmé histologiquement et devant recevoir une chimiothérapie néoadjuvante ou adjuvante ont été randomisées pour recevoir une stimulation électrique neuromusculaire bilatérale (NMES ; 5 jours/semaine) de 8 semaines sur leurs muscles quadriceps ou un groupe contrôle. Une biopsie du vaste latéral a été effectuée au départ et après 8 semaines d’intervention pour évaluer la taille des fibres musculaires, la contractilité et le contenu mitochondrial. Dix-sept patients (8 témoins/9 NMES) ont terminé l’essai et ont été inclus dans les analyses. La NMES a favorisé l’hypertrophie des fibres musculaires (P < 0,001), en particulier dans les fibres à contraction rapide, chaînes lourdes de myosine (MHC) IIA et a eu tendance à induire des changements de type de fibres dans les fibres du MHC II. Les effets de la NMES sur la contractilité des fibres d’un muscle étaient modestes et n’ont pas pu empêcher le déclin de la fonction des fibres du MHC IIA. L’utilisation de la NMES n’a pas modifié le contenu et la structure des mitochondries intermyofibrillaires, mais a été associée à des réductions des mitochondries sous-articulaires. Ces résultats démontrent que la NMES induit une hypertrophie des fibres musculaires et des changements de type de fibres dans les fibres du MHC II, mais qu’elle a des effets minimes sur la contractilité des fibres et favorise la réduction des mitochondries sous-articulaires26.

Un entraînement aigu de faible fréquence (FF) et haute fréquence (HF) avec NMES a régulé la signalisation anabolique de façon positive, la HF-NMES produisant une réponse anabolique plus importante que la FF-NMES, ce qui suggère que la stimulation HF peut fournir un stimulus plus fort pour les processus qui déclenchent l’hypertrophie musculaire. Le paramètre de la fréquence de stimulation doit être pris en compte par les Personal Trainers (PT) dans la conception des protocoles d’entraînement optimal des NMES48.

À contrario, d’autres n’ont pas observé de changement hypertrophique au niveau du muscle entier14,15,19 ou des fibres16-18. Parmi les études, 8 à 9 semaines d’entraînement avec NMES ont induit une hypertrophie significative7,8,20, alors que moins de 6 semaines d’entraînement ont entraîné des changements insignifiants dans la taille des muscles14-17. Ainsi, les résultats incohérents concernant l’adaptation hypertrophique après l’entraînement avec NMES peuvent être dus à la durée de la période d’entraînement et, par conséquent, des études supplémentaires d’une durée suffisante sont nécessaires pour clarifier l’effet de l’entraînement NMES sur l’hypertrophie musculaire.

De façon plus générale, la réponse hypertrophie semble requérir un certain nombre de semaine avant de voir des changements significatifs, comme 8 semaines21,28.

Le but d’une étude était d’examiner les effets de l’entraînement par stimulation électrique neuromusculaire pendant 12 semaines sur la taille des muscles abdominaux chez des athlètes entraînés. Des athlètes masculins de niveau universitaire en athlétisme ont participé à la présente étude et ont été répartis au hasard dans des groupes d’entraînement ou des groupes de contrôle. Onze participants du groupe d’entraînement ont suivi un programme d’entraînement de 60 sessions sur une période de 12 semaines (23 min/session, 5 jours/semaine) impliquant une stimulation électrique neuromusculaire (principalement 20 Hz) pour les muscles abdominaux en plus de leur entraînement habituel pour leurs épreuves respectives. Les participants du groupe témoin (n = 13) ont poursuivi leur entraînement habituel. Avant et après la période d’intervention, les coupes transversales des muscles abdominaux droits et obliques abdominaux (les obliques internes et externes et l’abdomen transversal) et l’épaisseur de la graisse sous-cutanée ont été mesurées par résonance magnétique et par ultrasonographie. Après la période d’intervention, aucune modification significative de la section transversale du muscle droit de l’abdomen ou des muscles obliques abdominaux ou de l’épaisseur de la graisse sous-cutanée n’a été constatée dans les groupes d’entraînement ou de contrôle. La modification de la section transversale du muscle grand droit de l’abdomen chez chaque participant n’était pas significativement corrélée à la section transversale avant l’entraînement, pas plus que la valeur moyenne de l’épaisseur de la graisse avant et après l’entraînement. Ces résultats suggèrent que l’entraînement par stimulation électrique neuromusculaire à basse fréquence (20 Hz) pendant 12 semaines est inefficace pour induire une hypertrophie des muscles abdominaux chez les athlètes entraînés, même s’ils ont une fine couche de graisse sous-cutanée.19

Une étude systématique de l’entraînement par NMES a montré que, chez les personnes en bonne santé, l’entraînement par NMES à haute fréquence (> 50 Hz) entraînait une augmentation de la taille des muscles, alors que l’effet de l’entraînement par NMES à basse fréquence (< 20 Hz) sur la taille des muscles était contradictoire29. Par conséquent, la basse fréquence (principalement 20 Hz) de l’appareil NMES peut entraîner des changements insignifiants dans la taille des muscles abdominaux. Nishikawa et ses collaborateurs ont observé une augmentation significative de la force musculaire et de l’épaisseur du muscle vaste externe des femmes âgées après 8 semaines d’entraînement par NMES avec un appareil qui stimule le quadriceps fémoral à la même fréquence de 20 Hz (fabriqué par la même société). De manière étonnante, ces résultats n’ont pas été maintenus à 12 semaines30. Par conséquent, l’absence d’hypertrophie ne peut pas être expliquée uniquement par la fréquence de la NMES. Le niveau d’entraînement, l’âge, le sexe, l’état de santé et d’autres paramètres semblent rentrer en compte.

 

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