Intérêt de l’isocinétisme pour la rééducation

Nous vous proposons de découvrir le chapitre 12 de l’ouvrage Guide d’isocinétisme

Rééducation: Intérêt de l’isocinétisme

Auteurs: Pascal Edouard, Francis Degache, François Fourchet

Résumé

Les possibilités de contrôle de différents paramètres tels que la position, l’amplitude articulaire, la vitesse de mouvement, le mode de contraction (notamment excentrique), la force développée (résistance opposée par des valeurs seuils maximales), le volume et l’intensité de l’exercice, font des dynamomètres isocinétiques des outils très intéressants dans le cadre du renforcement musculaire intervenant dans la rééducation d’un patient. Les applications sont multiples autant pour les pathologies de l’appareil locomoteur que les pathologies neurologiques et cardio-vasculaires. Les protocoles de renforcement doivent être adaptés aux pathologies, aux stades lésionnels, à la tolérance du sujet et du tissu, et aux contre-indications. Cependant, les connaissances actuelles autant sur les protocoles de renforcement à utiliser que sur l’efficacité même de ces protocoles sont modestes.

Mots-clés: renforcement musculaire; rééducation; excentrique; protocole; intensité; volume; pathologie.

La majorité des travaux et publications scientifiques sur l’isocinétisme concernent l’évaluation musculaire, en accord avec le fait que l’isocinétisme est le « gold standard » de l’évaluation musculaire analytique. Cependant, très peu de travaux portent sur l’utilisation des dynamomètres isocinétiques comme outils de rééducation.

Le fait que le sujet développe une force maximale sur toute l’amplitude du mouvement fait de l’outil isocinétique un dispositif de premier ordre pour le renforcement musculaire . De plus, les possibilités de contrôle de différents paramètres tels que l’amplitude articulaire, la vitesse de mouvement, le mode de contraction et la force développée (résistance opposée par des valeurs seuils maximales), font du dynamomètre isocinétique un effecteur de choix dans le cadre du renforcement musculaire en rééducation. Selon les dynamomètres, différentes options peuvent encore améliorer cette potentialité de l’isocinétisme (feedback visuel, compensation active, logiciels dédiés à la rééducation…).

Dans ce contexte, ce chapitre traite des notions de renforcement musculaire, de l’intérêt du mode de renforcement isocinétique par rapport aux autres modes de renforcement musculaire, et enfin des possibilités de rééducation dans différentes pathologies en utilisant les dynamomètres isocinétiques.

Notions de renforcement musculaire

Principes généraux de l’entraînement physique

L’optimisation de l’entraînement sportif passe par l’observation de quelques paramètres fondamentaux: spécificité, progressivité, individualisation, préparation physique générale, récupération, continuité et planification [1] . La spécificité consiste à préciser les facteurs limitant la réussite d’une activité sportive, à déterminer les incompatibilités concernant le développement simultané de certaines qualités physiques, et à déterminer les types d’entraînements et d’exercices les plus appropriés pour atteindre les objectifs souhaités. La progressivité concerne l’intensité (niveau de force développée) et le volume (quantité d’exercice) d’entraînement, elle doit être planifiée mais aussi adapté pour atteindre les objectifs souhaités. Un programme d’entraînement individualisé prend en compte les capacités et les déficiences d’un sujet, et peut donc s’appuyer sur des évaluations objectives de terrain ou de laboratoire. La progressivité de l’entraînement doit inclure des périodes de récupération adaptée pour permettre les phénomènes d’adaptation sans désentraînement : cela constitue la continuité et la planification de l’entraînement [1] .

Principes généraux du renforcement musculaire

L’entraînement en force se fait par une répartition appropriée et progressive du volume, de l’intensité et de la fréquence des exercices afin d’optimiser les aspects de dose-réponse [2] . Un résumé des recommandations de programme de renforcement musculaire est présenté dans le tableau 12.1 .

La programmation du renforcement musculaire inclut plusieurs phases [2] :

  • Phase de préparation: avec un développement modeste de la force mais d’importants volumes de travail (3-5 séries de 8-12 répétitions) et des faibles intensités de travail (50 à 80 % de la 1-RM) ;
  • Phase de transition: pour préparer le développement de la force avec des volumes modérés de travail (3-5 séries de 5-6 répétitions) et des intensités modérées de travail (80 à 90 % de la 1-RM) ;
  • Phase de compétition: pour rechercher le pic de performance avec des faibles volumes et des hautes intensités de travail (3-5 séries de 2-4 répétitions à 90-95 % de la 1-RM) ;
  • Phase de transition secondaire (récupération active) : avec des faibles intensités.

Dans la planification, il existe donc une relation inverse entre le volume et l’intensité d’entraînement.

Renforcement musculaire isocinétique versus isotonique

Bien que probablement très utilisé en pratique clinique et rééducative courante, il n’existe que très peu d’études qui présentent des programmes de renforcement musculaire isocinétique, et encore moins d’études qui comparent ce programme de renforcement musculaire isocinétique à un renforcement musculaire classique. De ce fait, la supériorité du renforcement musculaire isocinétique par rapport à d’autres modalités de renforcement reste encore discutée.

En théorie, le renforcement isocinétique permet d’activer un plus grand nombre d’unités motrices [2] . Remaud et al. [3] ont rapporté qu’un programme de renforcement musculaire isotonique et un programme de renforcement musculaire isocinétique du membre inférieur dominant, à raison de trois sessions par semaine sur 8 semaines, avec la même quantité totale de travail, permettaient tous les deux une augmentation significative de la force musculaire en condition statique et dynamique, sans différence significative entre les deux programmes. Pour le mode de contraction excentrique, Guilhem et al. [4] ont rapporté une tendance à un gain de force significativement plus élevé après un programme de renforcement isotonique par rapport à un programme de renforcement isocinétique.

Ainsi, le choix de l’utilisation du mode de contraction isocinétique dans le cadre du renforcement musculaire peut se justifier en fonction des besoins, des objectifs et des avantages et inconvénients du renforcement musculaire spécifiques à ce mode ( tableau 12.2 ).

Modalités pratiques des protocoles de renforcement musculaire isocinétique

Contrairement à l’évaluation musculaire isocinétique, il n’existe pas de règles ou procédures clairement établies pour la rééducation isocinétique [7] .

Quand débuter un programme de renforcement isocinétique?

Certaines règles de base ont été établies pour déterminer le moment où l’on peut débuter une rééducation ou un renforcement musculaire sur dynamomètre isocinétique, et une séquence de progression dans le renforcement a été proposé par Davies [8] ( figure 12.1 ). L’introduction de l’isocinétisme dans la prise en charge rééducative peut être déterminée par [7] :

  • L’examen clinique et le stade de guérison
  • L’utilisation d’un critère de performance musculaire (isométrique ou isotonique)
  • Et/ou l’approche séquentielle de Davies [8] ( figure 12.1 )

l est important de prendre en considération les contraintes sur les structures articulaires (cartilage, capsule, ligaments) liées au mode de contraction isocinétique, mais qui sont mal connues [7] . Il faut adapter l’intensité de la force développée (sous-maximale à maximale) au stade lésionnel ou cicatrisationnel [7] . Concernant le mode excentrique, Dvir [7] suggérait de l’introduire à partir du moment où la force musculaire concentrique maximale atteint 50 % de la force à atteindre comme objectif (côté controlatéral ou force préblessure).

Il faudra bien entendu avoir une autorisation et un avis médical favorable avant de débuter un programme de renforcement musculaire isocinétique. Comme pour une évaluation isocinétique, nous vous conseillons fortement la réalisation d’une visite médicale pour vérifier ou déterminer l’indication du renforcement musculaire , établir un bilan de la structure qui va être renforcée, et éliminer une contre-indication à la réalisation d’un effort maximal. Il est important, avant de faire réaliser un exercice maximal au sujet, de s’assurer que la structure et le sujet peuvent réaliser et subir un effort maximal (voir chapitre 3 , encadré 3.2 ).

Comment élaborer un programme de renforcement isocinétique?

La mise en place d’un programme de renforcement musculaire isocinétique doit prendre en compte les aspects de la position/installation, de l’amplitude articulaire, du mode de contraction, de la vitesse angulaire, du nombre de répétitions, des temps de récupération et de la répétition des séances ( encadré 12.1 ).

Concernant la position, elle va dépendre des groupes musculaires ou articulations concernés par le renforcement musculaire . Elle va donc dépendre de l’indication, des objectifs analytiques et fonctionnels, tout en prenant en compte les possibilités de la structure en termes de mobilité passive (limitation articulaire par enraidissement) et active (limitation de la motricité), les notions concernant la relation tension-longueur, et les autorisations médicales.

Le choix de l’amplitude articulaire dépend de l’objectif thérapeutique souhaité. La totalité de l’amplitude peut être recherchée afin de développer le moment de force maximum et la puissance. La fi n de course du mouvement peut être choisie pour améliorer le contrôle actif en fin de mouvement, là où peut se manifester une instabilité, ou obtenir un gain d’amplitude articulaire lors d’un déficit par rapport au côté opposé [9].

Encadré 12.1

Paramètres d’un programme de renforcement musculaire isocinétique

  • Objectif du programme.
  • Muscles/groupes musculaires concernés.
  • Position/installation.
  • Amplitude articulaire.
  • Mode de contraction.
  • Vitesse angulaire.
  • Nombre de séries et de répétitions.
  • Temps de récupération entre les séries.
  • Nombre total de semaines.
  • Nombre de séances par semaine.
  • Récupération entre les séances.

Le mode de contraction va dépendre de l’indication, du type de lésion tissulaire, et du déficit mis en évidence lors de l’évaluation initiale. Dans le cadre d’un déficit de force musculaire, les deux modes de contraction sont généralement utilisés. Dans le cadre d’une lésion tendino-musculaire, le mode de contraction excentrique est préférentiellement utilisé, pour optimiser le processus de cicatrisation tissulaire. Dans le cadre d’un programme de préparation physique à visée sportive, il est pertinent de ne pas négliger le mode excentrique pour optimiser la prévention articulaire et musculaire.

Le choix des vitesses dépend aussi des objectifs recherchés. Généralement, on débute par une vitesse intermédiaire ou rapide, puis on varie les vitesses angulaires utilisées afin de cibler en fonction des déficiences mises en évidence lors de l’évaluation, et d’optimiser par rapport à la relation force-vitesse.

Le choix du nombre de répétitions et séries est variable en fonction des objectifs: plutôt orienté vers l’hypertrophie (10 x 10 répétitions), ou vers le recrutement neuromusculaire pour la force maximale (3 x 3 répétitions).

Les temps de récupération varient aussi en fonction des objectifs. Pour le développement de la puissance et de la force musculaire (filière anaérobie alactique) un temps de récupération supérieur à 1 min, et même plutôt entre 2 et 3 min est conseillé pour des efforts maximums de 5-7 s. Pour le développement de l’endurance de force ou résistance récupération (filière anaérobie lactique ou aérobie), un temps de récupération inférieur à 60 s, et même plutôt inférieur à 30 s est conseillée. Le nombre de séances par semaine est le plus souvent entre 2 et 3, en faisant attention à conserver un temps de récupération suffisant entre les séances. Selon le contexte, la fréquence peut être quotidienne.

D’une manière générale, il est nécessaire de prendre en compte, voire d’adapter le programme à la tolérance du sujet (tolérance cardio-vasculaire et tissulaire).

Enfin, dans le cadre de la rééducation ou de la préparation physique, le renforcement musculaire isocinétique est un élément important mais limité. Il permet essentiellement le travail de gain de force musculaire et de rééquilibrage de la balance agoniste/antagoniste, mais ne peut et ne doit pas se substituer au travail de proprioception, de l’équilibre, et/ou du contrôle sensori-moteur. De plus, il est impératif d’associer au renforcement musculaire isocinétique, un travail fonctionnel pour favoriser le transfert du gain musculaire dans la pratique (à l’image de la musculation orientée).

Applications de l’isocinétisme pour la rééducation de pathologies

Rééducation isocinétique des pathologies du genou

Après reconstruction chirurgicale du ligament croisé antérieur

Le renforcement musculaire a une place très importante dans la rééducation post-ligamentoplastie du ligament croisé antérieur (LCA) et dans la décision de la reprise des activités professionnelles et sportives compte tenu du rôle des muscles à la fois moteur sur la performance motrice et donc sportive, mais aussi de leur rôle de stabilisateur dynamique de l’articulation.

La rééducation est longue et progressive [10] . Plusieurs objectifs et étapes la ponctuent : la réadaptation à la vie quotidienne, la réadaptation à l’effort, en finissant par la réadaptation sportive et la reprise de la compétition [10] . Le travail de récupération et de renforcement musculaire a une place à chacune des étapes, mais les objectifs et modalités sont variables, et dépendent notamment de l’état de cicatrisation du transplant ligamentaire . Ainsi, le renforcement musculaire sur dynamomètre isocinétique nécessite de manier avec précaution les structures en cours de cicatrisation : le transplant ligamentaire et le site de prélèvement. Il nous semble important d’utiliser un contre-appui double (distal et proximal) qui diminuera le bras de levier et les contraintes articulaires [11] , et de surveiller attentivement la tolérance articulaire et musculaire pendant et après les séances de renforcements. Les amplitudes articulaires sont à adapter en fonction du moment de la rééducation, et des autorisations médicales. Il faudra bien évidemment avoir l’accord du chirurgien pour réaliser cette rééducation.

Dans le cadre d’un programme de rééducation postopératoire d’une ligamentoplastie du LCA, il est important de prendre en compte les points suivants [7,12]:

  • L’approche chirurgicale
  • La dissection des tissus péri-articulaires
  • Le type de tissu utilisé pour la greffe (transplant) et le système d’attache de la greffe
  • Les lésions associées
  • Le statut préopératoire
  • Les capacités du patient

Le renforcement musculaire isocinétique après ligamentoplastie du LCA est probablement très utilisé en pratique clinique, bien que très peu d’études se soient intéressées à évaluer son efficacité et encore moins à la comparer avec un renforcement musculaire classique (isotonique). Certaines données non exhaustives sont rapportées dans ce chapitre. Cependant, ces études sont relativement anciennes, et les techniques chirurgicales ainsi que les procédures de rééducation étaient différentes, ce qui rend la transposition de ces résultats aux rééducations actuelles délicate.

Grimby et al. [13] en 1980 ont rapporté une plus grande efficacité du renforcement musculaire isocinétique par rapport à un renforcement isotonique ou un renforcement réalisé seul par le patient. Timm et al. [14] en 1988 ont aussi rapporté, chez des patients opérés du genou (quel que soit le type de chirurgie) une plus grande effi cacité du renforcement musculaire isocinétique par rapport à un renforcement isotonique ou un renforcement réalisé seul par le patient. Pocholle et Codine [15] en 1991 ont rapporté la meilleure tolérance et effi cacité (par rapport à d’autres programmes de renforcement isocinétique), d’un programme de renforcement isocinétique débuté à 45 jours postopératoires en mode concentrique à 180°/s à raison de 8 séries de 12 répétitions avec 2 min de récupération entre chaque série, 5 fois par semaine durant 1 mois. Mangine et al. [12] en 1992 ont proposé de débuter le programme de renforcement isocinétique à 7-8 semaines postopératoires en prenant en compte l’état articulaire, en utilisant des vitesses très rapides ( tableau 12.3 ), puis à partir de 12 semaines de commencer à utiliser progressivement des vitesses angulaires plus lentes (120°/s puis 60°/s), d’abord en développant une force sous-maximale (3 séries de 10 à 30 répétitions), puis progressivement maximale (3 séries de 8 à 10 répétitions).

D’une manière générale, le programme de renforcement musculaire isocinétique doit constamment être surveillé et être adapté en fonction de la tolérance articulaire, musculaire et du sujet. Il peut y avoir un renforcement musculaire précoce visant la levée de sidération musculaire et permettre une reprise fonctionnelle rapide, et un renforcement musculaire secondaire durant la phase de réathlétisation pour optimiser le retour sur le terrain.

Il est important de noter que le renforcement musculaire, et notamment le renforcement musculaire isocinétique, n’est qu’un élément du programme de rééducation qui doit être progressif, global, individuel et adapté à la progression et aux objectifs du patient, incluant à la fois le travail de récupération des capacités analytiques et fonctionnelles, et un travail du contrôle sensorimoteur global [10].

Syndrome fémoro-patellaire

L’utilisation de l’isocinétisme comme outil de rééducation du syndrome fémoro-patellaire a été initialement proposée par Bennett et Stauber [16] , en préconisant le mode excentrique, suite à la mise en évidence d’une diminution significative de la force musculaire du quadriceps en excentrique par rapport à celle en concentrique, à différents angles chez des patients ayant des douleurs antérieures du genou. Ils ont proposé un programme de rééducation en mode isocinétique excentrique pour les patients présentant un ratio Q exc./Q conc. ≤ 85 %. Le programme de rééducation était: en mode isocinétique excentrique, 3 séries de 10 répétitions (10 répétitions à 30°/s, 10 répétitions à 60°/s, et 10 répétitions à 90°/s), 3 séances/semaine, jusqu’à disparition des douleurs [16] . Ils ont rapporté de bons résultats avec notamment une normalisation de la déficience excentrique. Le critère d’inclusion des patients a été critiqué par Trudelle-Jackson et al. [17] car ils rapportaient ce ratio « anormal » chez 35 à 54 % des sujets sains asymptomatiques, et Conway et al. [18] qui n’ont pas rapporté de ratio Q exc./Q conc. ≤ 85 % chez des sujets atteints de syndrome fémoro-patellaire.

Mangine et al. [12] ont proposé un programme de renforcement musculaire progressif en utilisant le mode concentrique avec des vitesses angulaires très rapides à force sous-maximale ( tableau 12.4 ).

Il n’existe actuellement aucun consensus dans la prise en charge du syndrome fémoro-patellaire [19] . Les exercices physiques et le renforcement musculaire du quadriceps (concentrique ou excentrique) sont des thérapeutiques très utilisés, bien que leurs efficacités soient toujours discutées [19,20] . De plus, il ne semble pas que le renforcement musculaire excentrique ait une efficacité supérieure par rapport aux autres formes de renforcement musculaire [20].

En pratique clinique, le renforcement musculaire en excentrique ne doit pas être abandonné pour autant, mais son utilisation devrait être faite dans le cadre d’un programme thérapeutique spécifique et adapté aux déficits du patient, nécessitant une évaluation musculaire préalable. Les facteurs clés d’un programme d’entraînement le plus souvent rapportés sont : la force, la souplesse, la proprioception, l’endurance, le travail fonctionnel, l’augmentation progressive de la charge d’exercice, et la compliance au programme [20] . Il y a des preuves fortes que les exercices en chaîne cinétique ouverte et fermée ont une efficacité équivalente [19,21] . Mais les preuves d’une amélioration clinique chez les patients bénéficiant d’exercices physiques de renforcement musculaire par rapport aux patients sans programme de renforcement musculaire sont limitées [19].

Gonarthrose

L’entretien d’une bonne capacité physique, incluant notamment le gain ou le maintien des amplitudes articulaires et de la force musculaire des stabilisateurs du genou, représente actuellement une thérapeutique efficace à la fois symptomatique (diminution de la douleur et du retentissement fonctionnel), mais aussi sur la progression de la gonarthrose [22] . En effet, un lien entre une faiblesse musculaire des membres inférieurs, notamment des quadriceps, et la douleur et l’instabilité, mais également la progression de la maladie, a été rapporté chez des patients souffrant de gonarthrose [23] . L’activité physique, le reconditionnement ou le renforcement musculaire sont donc des éléments clés dans la prise en charge de patients atteints de gonathrose [22].

Dans ce contexte, le renforcement musculaire isocinétique peut avoir sa place. Coudeyre et al. [24] ont rapporté dans une revue systématique de la littérature et méta-analyse, incluant 9 essais cliniques randomisés contrôlés comparant le mode isocinétique à un autre mode de renforcement, que le mode de renforcement isocinétique permettait une diminution de la douleur et une augmentation de la qualité de vie et des capacités fonctionnelles comparé à pas de renforcement ou à un renforcement isométrique. Compte tenu de la variabilité des méthodes, il était difficile malgré tout de pourvoir élaborer des recommandations claires à partir de ces travaux [24].

Il semblerait que, dans le cadre de la gonarthrose, le renforcement musculaire en mode isocinétique soit au moins aussi efficace que les autres modes de renforcement, et qu’une association avec d’autres moyens thérapeutiques (médicamenteux et non médicamenteux) soit optimale [24].

Dans ce contexte, Jegu et al. [25] ont proposé la réalisation d’un essai randomisé contrôlé afin d’analyser la tolérance et l’efficacité du renforcement musculaire dans la gonarthrose, en comparant aussi le mode concentrique et excentrique. Le programme de renforcement isocinétique proposé est rapporté dans l’ encadré 12.2.

Enfin, il est important de prendre en compte la tolérance du programme de rééducation, et donc de bien évaluer régulièrement la réaction du genou et des muscles périarticulaires au programme de renforcement (douleur, épanchement, courbatures…) afin de conserver une balance bénéfice/risque positive pour le patient.

Encadré 12.2

Proposition de programme de renforcement musculaire isocinétique dans la gonarthrose d’après Jegu et al. [25]

  • 12 sessions sur 6 semaines à raison de 2 sessions par semaine, avec au moins un jour de repos entre deux sessions
  • Échauffement sur cycloergomètre durant 5 min, puis étirements des quadriceps et ischio-jambiers
  • Puis renforcement musculaire isocinétique en mode concentrique ou excentrique, avec à la 1 re session 1 série de 5 répétitions maximales de flexion/extension du genou
  • Le nombre de séries augmente progressivement: + 1 série par session, pour atteindre 12 séries de 5 répétitions à la 12e session
  • La tolérance est suivie à chaque séance, et l’efficacité à l’issue du programme par la réalisation d’une évaluation isocinétique maximale des fléchisseurs et extenseurs du genou.

Attention, il s’agit d’un protocole publié, mais dont les résultats sur l’efficacité et la tolérance ne sont pas encore publiés.

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Points clés

L’outil et le mode de contraction isocinétique apparaissent être des compléments intéressants dans la rééducation, pour le renforcement musculaire , par la possibilité de développer une force maximale tout au long de l’amplitude, mais aussi les possibilités de contrôle de différents paramètres (position, amplitude, vitesse, mode de contraction, résistance opposée, intensité et volume des exercices). De plus, les dynamomètres isocinétiques offrent la possibilité d’utiliser, de manière contrôlée et avec sécurité, le mode de contraction excentrique, qui s’avère être bénéfique au niveau du gain de force musculaire, est un mode très intéressant pour guider la cicatrisation et la régénération musculaire et tendineuse, avec une sollicitation cardio-respiratoire moindre dans le cas de pathologies à risques. Les applications de l’isocinétisme en rééducation sont clairement le renforcement musculaire, mais les dynamomètres isocinétiques peuvent aussi être utilisés pour le gain d’amplitudes articulaires ou le gain de proprioception.

Références

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Pour aller plus loin

Afin d’approfondir vos connaissances sur l’utilisation de l’isocinétisme pour la rééducation, nous vous conseillons les lectures suivantes: Dvir Z . Application of isokinetics to muscle conditioning and rehabilitation. Isokinetics: Muscle Testing, Interpretation, and Clinical Applications. Churchill Livingstone; 2004. p. 75 – 102.

Vous venez de lire le chapitre 12 extrait de l’ouvrage Guide d’isocinétisme

Guide d'isocinétisme
L'évaluation isocinétique des concepts aux conditions sportives et pathologiques
Pascal EDOUARD, Francis DEGACHE
ISBN 9782294745911
2016

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L'évaluation isocinétique des concepts aux conditions sportives et pathologiques

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