L’électromyostimulation, un instrument thérapeutique efficace, classique et pourtant encore peu utilisé parce que méconnu
A propos de l’auteur : Docteur P.Jenoure, Ars Ortopedica, Gravesano
Introduction
Si un grand nombre a probablement conscience du rôle primordial du muscle dans la génération des mouvements des différents segments corporels, ils sont vraisemblablement beaucoup moins nombreux à connaître les formidables facultés de stabilisation, de contention et d’amortissement de ce même tissu musculaire. Or il s’avère que ces facultés, toute remarquable qu’elles soient, sont mises à rude épreuve dans le cadre de sollicitations de haute intensité ou répétitives, comme on les rencontre autant dans la vie professionnelle que lors des activités de loisirs, dans le sport en particulier. Il est donc judicieux de se préoccuper de ses muscles, et d’avoir recours, si besoin, à des techniques d’entretien auxiliaires avérées.
La musculature
Contrairement aux humoristes qui s’en donnent à cœur joie avec le thème, il nous parait incongru de vouloir établir une hiérarchie parmi les organes du corps humain, tant l’interdépendance fonctionnelle entre ses différentes parties est remarquable. Il n’en reste pas moins que le tissu musculaire strié, avec ses plus de 600 muscles représentant entre 45 et 55 % de la masse corporelle totale, contenant environ 50 % de l’ensemble des protéines de l’organisme, et surtout, jouant des rôles essentiels et vitaux, est un tissu extrêmement important. Il faut en effet se rappeler qu’à côté de sa fonction mécanique, la musculature produit de la chaleur et de l’énergie pour maintenir constante la température corporelle, elle sert de lieu de stockage aux acides aminés, aux lipides et aux glucides, elle contribue au maintien d’un métabolisme de base et elle joue un rôle quasi endocrinien dans la régulation glycémique.
Un muscle squelettique strié est constitué de fibres musculaires, cellules géantes très allongées, d’aspect strié et excitable électriquement. Chaque fibre musculaire à la faculté de se raccourcir suite à sa contraction déclenchée par un stimulus nerveux arrivant sur une plaque motrice. Ce raccourcissement se déroule au sein d’une unité plus petite encore, la myofibrille constituée d’actine et de myosine, filaments protéiniques disposés en sarcomères, s’imbriquant et coulissant l’un dans l’autre. Elle forme ainsi un élément moteur linéaire capable de délivrer un mouvement et une force. Cependant, cette description est trop générale, et le tissu musculaire n’est pas une structure homogène. En effet, il est constitué de différents types de fibres musculaires qui ont des propriétés histologiques, métaboliques et contractiles différentes, adaptées à leur domaine d’activité fonctionnelle spécifique. On distingue ainsi 3 types principaux, les fibres de type I, celle de type IIa et celles de type IIb. Les fibres I sont aussi appelée fibres lentes, ou toniques, et engendrent des contractions de faible amplitude, mais peuvent le faire durant un temps prolongé. Les fibres IIa, fibres rapides ou tonico-phasiques, produisent des contractions fortes, mais de moins longues durée que les I. Enfin, les fibres IIb, rapides également, ou explosives, produisent des contractions très puissantes mais brèves. La répartition de chaque type dans la musculature est fixée génétiquement, et dans la population normale, la proportion des fibres I et II est plus ou moins égale. La recherche en médecine du sport a néanmoins démontré que selon la spécialisation sportive, cette répartition peut notablement changer ; c’est ainsi que certains sprinters démontrent des proportions de fibres de type II rapides de 70%. Une autre propriété étonnante est la faculté de transformation des fibres selon le type d’entraînement (I→II, ou II→I).
Autre point, capital par rapport à l’électrostimulation, la notion d’unité motrice. C’est l’entité formé par un motoneurone alpha d’origine médullaire d’un type donné et toutes les fibres musculaires du même type qu’il innerve. Une complication réside dans le fait que chaque type de fibre possède une plage de fréquences de stimulation différente : de 8 à 30 Hz pour le type I, de 20 à 50 Hz pour le type IIa et de 30 à environ 65 Hz pour le type IIb.
On comprend donc assez facilement qu’un entraînement efficace d’un muscle dans sa globalité exige impérativement la mise en jeu de toutes les fréquences de stimulation propres à chaque type de fibres. Lors d’une contraction volontaire maximale, toutes les unités motrices des différents types de fibres en présence dans le muscle sont sollicitées à leur fréquence optimale, ce qui permet le développement d’une force maximale. Par contre, lors d’une contraction sous-maximale, la stimulation volontaire est « asynchrone », ce qui signifie que certaines unités motrices sont recrutées, d’autres laissées au repos, et qu’une sorte de rotation entre les unités s’instaure pour se protéger de la fatigue qui survient plus rapidement lorsque la contraction doit être maximale et que toutes les unités fonctionnent de façon « synchrone » .
L’entraînement
D’un point de vue biologique, l’entraînement tel qu’on le connaît à partir des activités sportives, est un ensemble de stimulations d’un organe ou d’un système d’organes, stimulations répondant à des critères assez bien définis, et provoquant au niveau cellulaire de ces cibles des perturbations non nocives mais suffisamment importantes pour induire des mécanismes d’adaptation. Cette adaptation peut être considérée comme une réaction de protection. Un exemple simpliste mais évocateur est donné par les réactions de la peau lors d’une stimulation par le rayonnement ultraviolet ; si celui-ci est insuffisant, pas de changement de teint, s’il est trop important (en durée ou en intensité, ou les deux), c’est le coup de soleil alors que lors d’une exposition adéquate, le bronzage recherché se manifeste. Un grand nombre d’organes réagissent de la sorte, la plupart pourrait on dire, et même ceux réputés « bradytrophes » : tendons, os, cartilage, entre autres. Les adaptations du cœur sont assez bien connues, et l’on découvre régulièrement d’autres systèmes « entraînables ». Mais une fois encore, le muscle présente des caractéristiques impressionnantes en la matière. Il suffit de songer aux modifications visibles à l’œil nu de la morphologie extérieure d’adeptes de la musculation.
Comme affirmé en introduction, le tissu musculaire inhomogène réagit inhomogènement selon les stimuli. Un entraînement en endurance (capacité aérobie) engendra des réponses favorisant l’utilisation de l’oxygène (mitochondries), les efforts dits en résistance (capacité anaérobie) favoriseront d’autres adaptations. En rééducation, ce sera particulièrement l’hypertrophisation du muscle qui sera recherchée, principale garante d’une augmentation de la force capable de jouer le rôle mécanique important pour la « solidité » de l’appareil locomoteur. Pour y arriver, on recourra à des efforts intenses proches de la force maximale du muscle (force maximale = poids le plus lourd pouvant être mobilisé lors d’une seule répétition par la contraction musculaire). Mais toutes ces formes de stimulation ont leur utilité, car elles contribuent plus ou moins toutes à une meilleure vascularisation, à une optimalisation du métabolisme, à une amélioration des phénomènes de coordination inter- et intramusculaires.
L’entraînement de la force maximale qui contribue par la mobilisation de cellules satellites à l’épaississement des fibres (hypertrophie) nécessite un travail exténuant difficile à réaliser lors de blessures ou de maladies.
Dysfonctionnements
Cet organe dont nous soulignons l’importance n’est évidemment pas à l’abri de troubles de divers types qui peuvent se manifester par des déficiences, momentanées ou durables, de l’activité volontaire. Il est relativement bien connu aujourd’hui que de telles déficiences s’accompagnent assez rapidement de tout un cortège de méfaits : l’atrophie musculaire, des dégénérescences articulaires, des perturbations de la commande neurale, des troubles de la circulation sanguine et de la trophicité, des pertes de la substance osseuse pour n’en citer que les principaux. C’est l’image d’un véritable syndrome de désadaptation.
L’atrophie musculaire (amyotrophie) (1)
L’atrophie musculaire, ou amyotrophie, se définit comme une diminution de la masse d’un muscle ou d’un groupe musculaire, d’origine diverse. En tout premier lieu cette atrophie résulte d’une sous-utilisation qui peut être la conséquence d’un problème neurologique, osseux, ou du muscle lui-même, voir même d’une maladie métabolique. La cause probablement la plus fréquente d’atrophie est celle survenant après un traumatisme touchant l’appareil locomoteur (articulation ou muscle lui-même), et il n’est pas impossible que dans de telles situations, la perte de substance musculaire ne soit une sorte de réaction de protection, puisque la perte de force qui en résulte inéluctablement empêche des mouvements extrêmes susceptibles d’aggraver la lésion.
Cette perte de force inéluctable lors de l’apparition d’une atrophie n’est cependant pas un critère clinique fiable, et pour une détermination sérieuse, seule la mesure de la masse musculaire par DPX ou la mesure de la tranche de section par CT-scan, sonographie ou IRM sont des méthodes scientifiquement rigoureuses.
Aujourd’hui, le phénomène d’atrophie est partiellement compris à travers les connaissances subtiles de la biologie moléculaire, mais des connaissances plus approfondies seront nécessaires pour développer des traitements de réadaptation ou des interventions pharmacologiques plus performants.
La sarcopénie (2,3,4,5,6,7,8)
Toutes variations individuelles considérées, le pic de masse musculaire est atteint vers l’âge de 30 ans pour ensuite décroître approximativement de 5 % par année à partir de la quarantaine, avec une vitesse de déclin accélérée après 60 ans. Cette perte involontaire et quasi physiologique de la masse musculaire survenant avec l’âge est la définition de la sarcopénie, en tous cas dans ses grandes lignes. La prévalence de la sarcopénie est de l’ordre de 30 % dans la population des plus de 65 ans et atteindrait 50% au-delà de 80 ans. Cette diminution de la masse musculaire avec l’âge est plus fréquente et tendanciellement plus sévère chez la femme.
La sarcopénie est évidemment associée à un déclin fonctionnel (force entre autre), lié à une augmentation du risque de chutes, une plus grande vulnérabilité aux traumatismes, toutes manifestations conduisant à la dépendance.
La physiopathologie de cette affection est assez bien connue aujourd’hui.
Différents programmes de prévention et de traitement de la sarcopénie ont été étudié, et si aucune des approches ne paraît supérieure aux autres, le rôle positif de l’entraînement musculaire est régulièrement souligné.
L’électromyostimulation (9)
L’électrostimulation est une technique qui transmet, via le nerf moteur, une impulsion électrique variable (durée et intensité) à partir d’un stimulateur électrique à des muscles choisis par l’entremise de deux ou plusieurs électrodes. L’impulsion électrique provoque la contraction musculaire du ou des muscles choisis sans que le système nerveux central (cerveau) ne soit mis à contribution.
L’électrostimulation est utilisée depuis de nombreuses années par les physiothérapeutes lors de la réhabilitation postopératoire ou lors de traitements où il s’agit de lutter contre le risque d’atrophie ou de remettre en état fonctionnel la musculature. Elle est également utilisée pour la préparation sportive et la récupération.
L’électrostimulation, dite aussi électromyostimulation, est une technique ancienne qui a cependant connu un développement notoire grâce à l’avènement de technologies nouvelles.
Son but essentiel est de compléter ou même de se substituer à une déficience momentanée ou durable de l’activité volontaire. Mais pour y parvenir, elle se doit de mimer le plus fidèlement possible le fonctionnement naturel de la contraction musculaire. Au vu de ce fonctionnement subtil, l’entraînement global nécessaire devra absolument faire appel à toutes les fréquences de stimulation physiologiques, une seule, même si choisie dans la fourchette des fréquences naturelles, ne pouvant atteindre cet objectif de globalité. Mais la stimulation électrique transcutanée est incapable d’exercer une quelconque discrimination, et elle provoque toujours une réponse « synchrone » ou simultanée de toutes les fibres musculaires recrutées. Elle impose systématiquement la même fréquence à toutes les fibres sans tenir compte de leur spécificité propre. Par conséquent, pour réaliser un entraînement global efficace des divers types de fibres composant un muscle donné, il faudra réaliser un enchaînement harmonieux de stimulations différentes avec les fréquences adéquates, correspondant aux différents types de fibres. Et considérer les phases de récupération indispensables. L’entraînement par électromyostimulation, techniquement très facile aujourd’hui, selon le concept défini, nécessite donc un temps assez long et une répétition régulière. Fini le temps des séances traditionnelles, généralement bihebdomadaires, de 30 minutes avec des paramètres de stimulation empiriques, aujourd’hui, c’est l’électromyostimulation au long cours, à enchaînement progressif automatique de phases d’activités différentes et spécifiques qui a scientifiquement démontré son efficacité. Cette forme de rééducation démontre de nombreux avantages : elle est possible même lorsque l’état général ou une situation particulière n’autorisent pas une activation efficace des muscles, pour raisons de douleurs, ou de perturbation de la commande motrice par exemple. De plus, elle est presqu’indépendante d’une motivation forte, contrairement à un entraînement classique qui exige une importante discipline. Il est à noter dans ce contexte que la combinaison électromyostimulation – entraînement physique est particulièrement favorable. (10, 11). L’association de la stimulation électrique et du travail volontaire peut être intéressante au cours de la progression du patient notamment pour faciliter la restauration d’une bonne commande motrice.
Domaines d’applications de l’électromyostimulation
Il apparait donc logique d’utiliser l’électromyostimulation comme décrite dans toutes situations où la perte de masse musculaire représente un handicap pour la fonction concernée. Cela étant dit, le domaine d’application est très large, et pratiquement, tout muscle atrophié peut attendre un bénéfice de cette technique de rééducation confirmée mais méconnue (12,13).
La technique de l’électrostimulation musculaire est d’ailleurs bien connue dans les milieux spécialisés, et de nombreuses applications décrites.
La plus connue est certainement la lutte contre l’atrophie quadricipitale après chirurgie du genou, en particulier la plastie ligamentaire du ligament croisé antérieur. Mais avec l’avènement du traitement conservateur de ce LCA lésé, axé sur l’optimalisation de l’enveloppe musculaire de la cuisse, une excellente indication pour l’électrostimulation s’impose quasi d’elle-même. (14,15, 16, 17, 18, 19, 20,21)
Une autre pathologie du genou fréquente et difficile à traiter est représentée par les douleurs antérieures de cette articulation, l’Anterior Knee Pain des Anglo-saxons. L’amélioration du vaste interne et surtout de sa composante oblique est un classique, et l’EMS s’est avérée efficace aussi dans cette situation car elle permet une stimulation analytique de ce chef musculaire. Il est à noter qu’actuellement, certains auteurs préconisent dans cette pathologie très ennuyante l’entraînement des rotateurs de la hanche afin d’améliorer le malalignement fréquent observé dans ce tableau clinique. Ici aussi, l’apport de l’électrostimulation peut être envisagé.
En traumatologie générale mais du sport en particulier, l’entorse en supination de l’articulation tibio-tarsienne est de loin l’accident le plus fréquent (1 incident de ce type par jour pour 10’000 habitants dans notre type de société, soient 800 entorses chaque jour pour la petite Suisse, 290’000 par année !). La sidération des muscles péroniers lors de leur brusque étirement et leur dysfonctionnement concomitant (désactivation temporelle) peut représenter un facteur perturbant majeur lors de la réhabilitation. Une électrostimulation adaptée a été démontrée comme positive.
La fréquence des dorso-lombalgies est quantitativement d’un ordre de grandeur similaire, et une stimulation des muscles de la ceinture pelvienne fait partie des traitements classiques, par l’intermédiaire de la physiothérapie active. L’électromyostimulation s’est démontrée efficace dans cette situation également (22)
L’importance des muscles de la coiffe des rotateurs dans le bon fonctionnement de l’épaule est chose bien connue. Lors de lésions de surcharges, de dysbalance ou après blessures de ces structures, l’électromyostimulation peut être appliquée avec succès (23, 24)
Par analogie, l’électrostimulation a été appliquée de manière très satisfaisante dans la réhabilitation après chirurgie prothétique de la hanche (25), du genou (26), après ostéotomies, lors du traitement de suites de fractures et après chirurgie tendineuse, comme par exemple après suture du tendon d’Achille qui s’accompagne classiquement d’une importante atrophie du mollet.
Lors de contractures musculaires diverses (rachis, membres), l’EMS s’est avérée intéressante.
Nous avons aussi connaissance d’application satisfaisante pour contrecarrer les suites d’AVC telles que les parésies ou encore la spasticité.
Enfin, afin d’être le plus complet possible, citons l’utilisation de la stimulation musculaire électrique lors d’incontinence urinaire ou anale, de maladies chroniques cachectisantes (BPCO, insuffisance cardiaque, cancer) (27, 28, 29,30) et plus récemment, en combinaison avec des cyberthèses contribuant à la réhabilitation de patients paraplégiques (31)
Aspects pratiques
L’usage de l’électromyostimulation devrait être lié à une prescription médicale, éventuellement « inspirée » par un physiothérapeute. Sous ces conditions, la location de l’unité de stimulation sera prise en charge par les assurances (assurance-accident, caisse-maladie). Afin d’atteindre une efficacité satisfaisante, il est indispensable que le patient ait l’appareil à disposition en tous temps, puisqu’il s’agira d’en faire un usage régulier, quotidien, pendant quelques semaines pour le moins. Chez certains fournisseurs, l’appareil sera fourni programmé aux besoins spécifiques du patient. Le physiothérapeute déterminera l’emplacement optimal des électrodes et marquera l’endroit au dermographe. C’est lui qui instruira le patient à une utilisation correcte. Il faut remarquer que certains appareils enregistrent tout le « travail » effectué, ce qui est un bon moyen pour améliorer l’observance. C’est également un excellent moyen de contrôle pour le prescripteur, et au besoin, pour l’assureur. Sans parler de l’aspect scientifique.
Certains appareils sont en mesure de dispenser des courants antalgiques, type TENS, un complément utile dans bien des situations.
Conclusions
Le tissus musculaire, qui en fin de compte peut être comparé à un organe, est une entité assez particulière avec des caractéristiques nombreuses : importance quantitative unique au niveau du corps humain, polyvalence fonctionnelle également sans pareil, plasticité remarquable, malheureusement autant dans le sens ana- que catabolique. Enfin, dans notre contexte, nous citerons une sensibilité importante à l’absence d’une stimulation neurologique normale se manifestant par une rapide et souvent importante atrophie aux conséquences délétères, à notre sens pas toujours pris en compte par la médecine et les médecins. L’électromyostimulation est un moyen efficace et en fin de compte assez simple d’utilisation pour lutter contre cette affection.
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Malgré plus de 30 années de contacts personnels avec différents représentants d’un des premiers systèmes de stimulation neuro-musculaire, l’auteur affirme n’avoir aucun conflit d’intérêt .
Dr.med. P.Jenoure
ARS Ortopedica
ARS Medica Clinic
6929 Gravesano / Lugano