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Examen de l'excitabilité corticospinale et spinale réflexe au cours de la rééducation post-opératoire après reconstruction du LCA



Malgré l'augmentation du taux d'ACLR chez les athlètes, et l'hypothèse selon laquelle des altérations des voies afférentes et efférentes existent post ACLR, il existe peu de recherches sur l'excitabilité réflexive spinale et cortico-spinale au début de l'ACLR. La seule étude menée dans ce domaine a révélé une excitabilité réflexive spinale du vastus medialis plus faible (réflexe de Hoffman normalisé à l'onde M maximale) chez les patients deux semaines après l’ACLR par rapport aux témoins correspondants, mais aucune différence dans l'excitabilité cortico-spinale. 6 mois post ACLR, les patients présentaient une excitabilité cortico-spinale plus faible (c'est-à-dire des seuils moteurs plus élevés) et aucune différence dans l'excitabilité réflexive spinale par rapport aux témoins. Ces résultats suggèrent des changements dans les voies réflexives cortico-spinales et spinales entre 2 semaines et 6 mois post-ACLR. Mais on ne sait pas exactement quand ce changement se produit, ni si la résolution de l'altération (c'est-à-dire l'augmentation de l'amplitude des mouvements, la diminution de l'épanchement, l'augmentation de la force des quadriceps) est associée à des changements de l'excitabilité corticospinale.

Xavier LAURENT vous propose la traduction synthèse de l'article de  Zarzycki et al. (2020) " Examination of corticospinal and spinal-reflexive excitability during the course of post-operative rehabilitation after ACL reconstruction ". 
 

Objectifs :
  1. Mesurer l'excitabilité réflexive spinale et corticospinale du vastus medialis à trois temps au cours de la rééducation chez les athlètes de niveau I/II pot ACLR et les athlètes en bonne santé correspondants. 
  2. Évaluer la relation entre les excitabilités spinale et corticospinale, et la force des quadriceps. 
 
 
Méthode 
Étude de cohorte prospective (Niveau de preuve : 3)
 
Participants
  • N = 36
  • 18 athlètes (10 femmes, 8 hommes) ACLR unilatéral 
    • 9 autogreffes du tendon d'ischio-jambier, 6 autogreffes KJ, 3 allogreffes
    • 9 chirurgiens différents 
    • Athlètes de niveau I/II 
  • 18 athlètes non blessés 
    • Même sexe 
    • Même âge
    • Appariés niveau sportif
 
Critères d’exclusion :
  • Reconstruction de ligaments multiples
  • Procédures ostéochondrales
  • Chirurgie antérieure des membres inférieurs
  • Blessure antérieure du LCA. 

Tests effectués à trois moments après l'ACLR : 
  1. 2 semaines post ACLR
  2. Dès que l'athlète a atteint un « genou silencieux » 
    1. Amplitude de mouvement complète
    2. Épanchement minimal ou nul
    3. Marche sans déviation visible de la démarche
  3. Retour à la course (RTR)
    1. Lorsque l'athlète était au moins 12 semaines post-opératoire 
    2. Avait une force quadriceps de 80% ou plus 
 
Le temps entre les sessions pour chaque athlète du groupe en bonne santé a été déterminé par le temps qu'il a fallu à l'athlète du groupe ACLR pour atteindre les deuxième et troisième temps.
 
 
Mesures :
  • Excitabilité cortico-spinale (test de stimulation magnétique transcranienne (TMS))
    • Première mesure était le seuil moteur au repos (RMT) 
    • La deuxième mesure était l'amplitude crête à crête des MEP provoquée à une intensité de 120 % RMT et normalisée à l'amplitude crête à crête des ondes M maximales obtenues lors des tests de réflexion médullaire (MEP120)
  • Excitabilité du réflexe spinal (H-reflex)
  • Force quadricipitale (dynamomètre Biodex Hanches 90°, Genoux 60°)
    • Contraction isométrie volontaire maximale
 
Analyse statistique
  • La taille de l'effet de la mesure primaire des résultats (RMT) 
  • Niveau alpha fixé à 0,05 et puissance de 0,80 
  • T Tests indépendants pour déterminer les différences démographiques entre les groupes.
  • Analyse de variance (ANOVA pour étudier les principaux effets et interactions du groupe (ACLR vs. Sain) x membre (chirurgical vs. Non chirurgical) x point dans le temps (2 semaines vs. Genou silencieux vs. RTR) pour chaque mesure neurophysiologique (RMT, MEP120, et rapport H/M). 
  • T Tests post hoc avec corrections de Bonferroni lorsque des effets principaux ou des interactions significatives ont été constatés. 
  • Tailles d'effet (d de Cohen avec des intervalles de confiance de 95 %) pour quantifier les différences entre les groupes pour chaque mesure à chaque point dans le temps. 
  • Analyse de régression linéaire pour déterminer la relation entre la force du quadriceps du membre chirurgical et les mesures RMT, MEP120 et H/M à chaque point temporel.

Résultats de l'objectif 1 :
  • Il y a eu une interaction significative Groupe par Membre pour RMT (p=0,017, figure 1) et MEP120 (p=0,031, figure 2). 
  • Il n'y a pas eu d'effets principaux ou d'interactions du temps (p≥0.587), du temps x groupe (p≥0.756), du temps x membre (p≥0.442), ou d'interactions significatives à 3 voies (groupe x membre x temps) (p≥0.345) pour le RMT ou le MEP120.
  • Aucun effet principal (p≥0.384) ni aucune interaction significative n'ont été observés en ce qui concerne H/M (p≥0.172).
 
RMT :
  • Les athlètes atteints d'ACLR présentaient des différences entre les membres en matière de RMT, les RMT étant plus élevées dans le membre non chirurgical que dans le membre chirurgical (p=0,011). 
  • Les athlètes en bonne santé n'avaient pas de différence entre les membres en matière de RMT(p=0,398). 
  • Le membre non chirurgical présentait des RMT significativement plus élevés (moins d'excitabilité ou plus difficile à activer) que le membre correspondant du groupe sain(p=0,004). 
  • Le RMT du membre chirurgical n'était pas différent de celui du membre apparié(p=0,097).
 
MEP120 :
  • Les athlètes atteints d'ACLR présentaient des différences entre les membres au niveau de la MEP120, caractérisées par une MEP120 plus élevée (plus grande excitabilité ou plus facile à activer) dans le membre chirurgical par rapport au membre non chirurgical(p=0,012) 
  • Le groupe sain ne présentait pas de différences entre les membres(p=0,661). 
  • La MEP120 du membre chirurgical était significativement plus élevée que celle du membre correspondant du groupe d'athlètes en bonne santé(p<0,001) 
  • Il n'y avait pas de différences entre le membre non chirurgical et le membre correspondant du groupe d'athlètes en bonne santé(p=0,137). 



Résultats de l'objectif 2
 
  • Association positive significative entre la force du quadriceps des membres chirurgicaux et l'IRM à 2 semaines(p=0,035 ; tableau 2).
  • Associations négatives significatives entre la force des quadriceps des membres chirurgicaux et la MEP120 à tous les moments(p≤0.016). 
  • Pas eu d'associations significatives entre la force du quadriceps et l'H/M (p≥0.255).

Discussion


Les résultats suggèrent que l'excitabilité corticospinale chez les athlètes atteints d’ACLR diffère de celle des athlètes en bonne santé au début de l'opération et au cours de la réhabilitationL'excitabilité corticospinale était associée à la force du quadriceps du membre opéré pendant la réhabilitation
Tout d'abord, les altérations de l'excitabilité réflexive spinale n'étaient pas présentes à deux semaines, et les altérations de l'excitabilité corticospinale étaient présentes aux trois moments. Deuxièmement, l'excitabilité réflexive spinale n'a été associée à la force du quadriceps à aucun moment, et l'excitabilité corticospinale était associée à la force des quadriceps aux trois points temporels.
 
Altérations des membres opérés après ACLR

L'une des principales conclusions est que les MEPs ont été élevés dans le membre chirurgical après un ACLR à tout moment. Il a été émis l'hypothèse d'observer une diminution de l'excitabilité du membre chirurgical. La mesure des MPE120 donne une image de l'excitabilité globale du pool motoneuronal cortical pour un muscle donné (ici, le vastus medialis), ou une indication de la facilité ou de la difficulté à activer le cortex moteur et la voie descendante vers le muscle. Les auteurs s' attendaient à voir que la capacité d'activer la voie descendante était altérée et que le degré d'activation réduite serait lié au degré d'affaiblissement de la force des quadriceps. Au lieu de cela, la capacité du cortex et du tractus corticospinal à activer le muscle a été augmentée, ce qui suggère que les mécanismes neuroplastiques ont été engagés tôt après l'ACLR. Le fait que la force du quadriceps ait été associée de manière significative et négative à l'amplitude du MEP120 est cohérent avec l'idée que plus le muscle est faible, plus le système nerveux s'adapte en augmentant l'excitabilité pour activer le muscle. Le fait que la relation entre la force du quadriceps et MEP120 était toujours présente au moment du RTR peut indiquer que si la force du quadriceps s'est améliorée, les altérations de l'excitabilité persistent.
 
Les auteurs ont également trouvé une taille d'effet modérée lorsqu'ils ont comparé les RMT du membre opéré des athlètes ACLR au membre correspondant du groupe de contrôle aux trois points de temps : les athlètes ACLR avaient une RMT un peu plus élevée, indiquant une excitabilité moindre. Une MEP120 plus élevée (excitabilité plus grande) et une RMT plus élevée (excitabilité moins grande) peuvent sembler contradictoires et méritent donc d'être discutées. Le RMT reflète l'intensité de la stimulation requise pour provoquer une activation musculaire au niveau le plus minimal détectable, tandis que le MEP120 reflète l'ampleur d'une réponse musculaire lorsque l'intensité du stimulateur est bien supérieure à celle requise pour une activation musculaire minimale. Contrairement aux MEP, le RMT représente l'excitabilité des axones par la stimulation des neurones en synapses directes avec le tractus corticospinal. Lorsque l'intensité des stimulateurs augmente (par exemple MEP120), un réseau plus complexe d'interneurones excitateurs et inhibiteurs interagissant sur le tractus corticospinal est recruté. Il est possible que de multiples facteurs, dont l'altération de la signalisation afférente, la douleur et la peur après ACLR, puissent entraîner une diminution intrinsèque de l'excitabilité axonale des axones excitateurs du tractus corticospinal (c'est-à-dire une RMT élevée). Des mécanismes neuroplastiques augmentant l’excitation globale du tractus corticospinal (par l'interaction complexe des interneurones excitateurs et inhibiteurs) peuvent se produire en réponse à une RMT élevée pour maintenir un débit efférent vers les quadriceps (c'est-à-dire une MEP120 plus élevée).
 
Les patients ACLR ont une activation corticale plus importante, mesurée par IRMf, dans le cortex moteur primaire, à l'opposé du membre chirurgical. Le constat d'une excitabilité globale plus importante (mesure de la MEP120 élevée) est conforme à ces travaux antérieurs et pourrait refléter un plus grand nombre de neurones recrutés au-dessus du seuil, ce qui pourrait se manifester par une activation accrue du cortex moteur avec l'IRMf. En outre, des études examinant l'activation corticale avec l'EEG indiquent que des ressources neurocognitives plus importantes, en particulier dans le lobe frontal du cortex, sont nécessaires aux patients atteints d'ACLR lorsqu'ils effectuent une tâche d'appariement de forces ou de JPS.
 
 
Altérations des membres non opérés après ACLR

Les athlètes atteints d'ACLR présentaient des RMT significativement plus élevées dans le membre non chirurgical que dans le membre chirurgical et qu’aux membres appariés des individus. Ces résultats suggèrent que des altérations bilatérales de l'excitabilité corticospinale étaient présentes après une ACLR, mais que les altérations étaient différentes d'un membre à l'autre. Les RMT plus élevées dans le membre non chirurgical pourraient être dues à un changement de l'excitabilité axonale intrinsèque similaire à celle du membre chirurgical. Cependant, il y a probablement différentes raisons pour les RMT plus élevés dans le membre non chirurgical. Les résultats de l'étude confirment les recherches précédentes.
 
Une dépendance accrue du membre non chirurgical et la réalisation d'exercices unilatéraux étendus peuvent être des facteurs contribuant à une activation plus faible du cortex moteur contralatéral au membre non chirurgical. Bien qu'il reste à déterminer pourquoi il existe un seuil d'activation plus élevé de la voie corticospinale du membre non chirurgical, il est clair que les changements neuroplastiques se produisent bilatéralement après une ACLR unilatérale. L'intégration d'exercices de renforcement bilatéraux et/ou la diminution de la dépendance du membre non chirurgical au début de la période suivant l'ACLR peuvent atténuer ces altérations potentiellement mal adaptées de l'excitabilité/activation corticale. 

 
Implications cliniques
  • La réhabilitation actuelle peut ne pas être suffisante pour favoriser des changements cérébraux appropriés et durables capables de soutenir un retour sans danger à des activités fonctionnelles de haut niveau. Les interventions connues pour induire des changements cérébraux neuroplastiques, telles que les exercices à haute intensité et à forte dose, ont le potentiel d'améliorer les résultats en matière de force après la réadaptation fonctionnelle de haut niveau. 
  • Les interventions appliquées au muscle quadriceps non chirurgical sont justifiées.

Limites :

Les auteurs n'ont pas mesuré
  • l'excitabilité avant l'ACLR. Ils ne sont donc pas en mesure de déterminer si les différences que nous avons trouvées sont dues à la lésion du LCA ou à l'opération
  •  la MEP120 dans le membre non chirurgical de trois athlètes du groupe ACLR, mais des différences de groupe ont tout de même été constatées.
Les auteurs n'ont pas pu obtenir de réflexes H chez cinq athlètes, ce qui a pu affecter les résultats. 
Ils n'ont pas contrôlé le type de greffe.
 

Conclusion


Les athlètes après une ACLR présentaient des altérations bilatérales distinctes de l'excitabilité corticospinale au niveau du vastus medialis tôt après l'opération, et ces altérations n'ont pas changé entre deux semaines après l'ACLR et le moment du retour à la course. Les altérations de l'excitabilité corticospinale étaient associées à la force du quadriceps. 

Points clés 
  • Constatations: Les athlètes ayant subi une ACLR avaient une excitabilité corticospinale altérée par rapport aux témoins appariés, et l'excitabilité corticospinale était liée à la force du quadriceps. 
  • Implications: Les adaptations cérébrales compensatoires sont probablement dues à une mauvaise activation fonctionnelle du muscle quadriceps et peuvent nécessiter un suivi constant à long terme pour être résolues.
  • Précautions: Le dysfonctionnement du quadriceps après un ACLR est multifactoriel. Des études futures utilisant des modalités multiples pour mesurer l'activation du SNC et les modifications du muscle périphérique sont nécessaires pour comprendre pleinement le dysfonctionnement du quadriceps après ACLR.

L'étude: 

Zarzycki, R., Morton, S. M., Charalambous, C. P., Pietrosimone, B., Williams, G. N., & Snyder-mackler, L. (2020). Examination of corticospinal and spinal-reflexive excitability during the course of post-operative rehabilitation after ACL reconstruction. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy0(0), 1–26. https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.004






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