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L'entraînement excentrique, mais pas le concentrique, avec BFR augmente la force musculaire du membre non-entraîné



Les modalités d'entraînement qui présentent le plus d'effet musculaire sont à multiples facettes et toujours débattue. Cependant, effectuer du renforcement avec des répétitions jusqu’à l’échec, peut être utilisé pour l'adaptation optimale des muscles, indépendamment de la charge, de la vitesse ou de la modalité de l'exercice (Dankel et al., 2017 ; Morton et al., 2019). 
L'entraînement à la résistance unilatérale a été associé à l'augmentation de la force musculaire et de la fonction neuromusculaire dans le membre controlatéral non entraîné, processus appelé "entrainement croisé = cross-education » (Hortobágyi et al., 1997 ; Kidgell et al., 2015). Les mécanismes explicatifs supposés incluent l’augmentation de l'excitabilité corticale, la diffusion bilatérale et/ou des voies réflexes de la colonne vertébrale (Kidgell et al, 2015 ; Lepley et al., 2018 ; Zhou, 2000). En outre, une récente méta-analyse (Manca et al., 2018) a identifié la réduction de l'inhibition du cortex primaire homolatéral comme un médiateur potentiel du renforcement croisé. Les adaptations sont probablement d’ordre neurales même si elles ne sont pas entièrement élucidés. 

Les exercices contre résistance sur l'entrainement croisé ont utilisé diverses charges, vitesses ou modalités (Carr et al., 2019 ; Hester et al., 2019 ; Hortobágyi et al., 1997 ; Kidgell et al., 2015 ; Madarame et al., 2008). Cependant, il n'a pas encore était déterminer les variables les plus influentes. En général, les effets se produisent à une vitesse égale et inférieure à la la vitesse d'entraînement (Farthing & Chilibeck, 2003 ; Zijdewind et al., 2006), et de manière similaire chez les hommes jeunes et plus âgés (Hester et al., 2019).
 
Le cross-education a été décrit comme limitée au mode d'entraînement dans lequel la résistance concentrique augmente la force concentrique seulement mais pas la force excentrique (Seger et al., 1998). D’un autre coté, l'entraînement en résistance excentrique uniquement augmente la force maximale excentrique, concentrique et isométrique (Hortobágyi et al., 1997 ; Kidgell et al., 2015). De plus, l’excentrique isolé améliore l'excitabilité corticospinale, réduit l'inhibition intracorticale et la durée de la période silencieuse, et a augmenté la force musculaire dans une plus large mesure que le concentrique et l’isométrique (Kidgell et al., 2015).  L’excentrique doit inhiber le réflexe du fuseau musculaire pour permettre au muscle de s'allonger ce qui se traduit par une activation corticale plus importante mais une activation musculaire plus faible (Lepley et al., 2017, 2018). Ces caractéristiques peuvent améliorer l'entrainement croisée par rapport au concentrique et à l’isométrique.

Un mécanisme supplémentaire capable d'induire une adaptation musculaire est l'application de restriction du flux sanguin (BFR). L'application du BFR combinée à un renforcement à faible charge a été démontré qu'elle provoquait une augmentation plus importante de la force et de la taille des muscles, comparativement aux muscles sans BFR (Fahs et al., 2015 ; Fujita et al., 2007). De plus, comparativement au groupe contrôle, le BFR à charge modérée a nécessité un volume d'exercice moins important pour obtenir des adaptations musculaires tels que l’hypertrophie et les réponses hormonales (Behringer et al, 2018). Ainsi, le renforcement en BFR à faible charge offre une alternative unique pour provoquer l'adaptation musculaire tout en induisant moins de stress mécanique et/ou de volume d'exercice par rapport à l'entraînement sans BFR (Behringer et al., 2018)(Fahs et al., 2015 ; Fujita et al., 2007). 
Le BFR a également été appliqué lors de la post-réadaptation et de l'immobilisation des membres pour atténuer les pertes de force et de taille musculaires (Cook et al., 2010 ; Kubota et al., 2008 ; Takarada et al., 2000). Ainsi, le BFR peut fournir un mécanisme distinct qui peut être utilisé indépendamment ou en conjonction avec l'exercice pour atténuer et potentiellement augmenter la force et/ou la masse musculaire dans un membre controlatéral non entraîné. De plus, après 7 à 10 semaines de renforcement, l'application du BFR sur le bas du corps exclusivement a augmenté la force et la taille musculaires observées sur le haut du corps (Madarame et al, 2008 ; May et al., 2018). 

L'objectif de l'étude ( pre-proof) de Ethan C. Hill, "Eccentric, but not concentric blood flow restriction resistance training increases muscle strength in the untrained limb" de janvier 2020 dans Physical Therapy in Sport  était d'examiner les effets du BFR excentrique à faible charge (Ecc-BFR) et BFR concentrique à faible charge (Con-BFR) sur les indices du cross-education.

Des études précédentes (Hortobágyi et al., 1997 ; Kidgell et al., 2015) ont examiné l'effet du mode de contraction. Ils ont donc émis l'hypothèse que l'Ecc-BFR induirait un plus grand effet croisée que le Con-BFR sur la force et l'activation musculaires.

Yannis MADINI vous propose sa traduction synthèse.

METHODES :
  • Trente-six femmes réparties au hasard dans un des trois groupes : Ecc-BFR (n = 12), Con-BFR (n = 12), ou Control (n = 12). 
  • Femmes à l’université (âge moyen ± ET = 22 ± 2 ans ; taille = 166,0 ± 5,7 cm ; masse corporelle = 64,2 ± 6,3 kg), sportive de loisir au moment du test, mais sans participation à un programme de renforcement pendant les 6 derniers mois au moins. 
  • Suivi pendant une période de 5semaines.
  • Les sujets ont effectué un échauffement de 10 contractions musculaires sous-maximales des fléchisseurs de l'avant-bras, puis se sont reposés pendant 5 minutes avant d'effectuer des répétitions excentriques, concentriques et isométriques maximales randomisé au hasard. Les sujets ont eu deux essais maximaux pour chacun des modes de contractions. 
  • L’amplitude de mouvements concentriques et excentriques fut réalisés de 0 à 120° de flexion du coude à 120°/s et l’isométrique (MVIC) à 45° pendant une période de 3-s. 
  • Le bras non entraîné a seulement effectué un échauffement (10-15 contractions sous-maximales) et un test de force maximale lors des visites de test de base, 0-wk, 2-wks et 4-wks. 
  • Les sujets des groupes Ecc-BFR et Con-BFR ont effectué 4 semaines d'entraînement à une fréquence de 3 séances par semaine, avec 75 contractions musculaires excentriques ou concentriques (120°/s) des fléchisseurs de l'avant-bras, effectuées en 4 séries (1×30, 3×15) et chaque série était séparée par 30-s de repos.
  • Au total, 13 se sont entraînés avec leur bras dominant et 11 avec leur bras non dominant (23 étaient droite dominante et 1 était gauche dominante). 
  • L'Ecc-BFR et le Con-BFR ont utilisé une charge d'entraînement correspondant à 30 % du couple de pointe excentrique ou concentrique respectivement 
  • Un brassard de 30 mm de large (KAATSU Master, Sato Sports Plaza, Tokyo, Japon) fut placé sur le la partie la plus proximale du bras en continu pendant les 75 répétitions (environ 5 minutes) a 40% du LOP (Limb occlusion pressure).

RESULTATS
  • Le tableau 1 présente la fiabilité test-retest des mesures de la force musculaire, de la taille des muscles et de l'activation musculaire par rapport à la base de référence et à la semaine 0. Aucune différence moyenne n'a été constatée entre les tests de référence et ceux à la semaine zéro (p > 0,05). Les valeurs ICC pour toutes les variables mesurées étaient comprises entre 0,938 et 0,987 et l'erreur-type des valeurs de mesure (SEM) était comprise entre 1,6 et 12,1% de la moyenne générale. 
  • Torque : Pour le groupe Ecc-BFR, le couple est passé de 24,7 ± 4,5 Nm (à 0-wks) à 25,9 ± 4,4 Nm (à 2-wks) à 27,9 ± 5,9 Nm (4-wks), mais il n'y avait pas de différence entre 2-wks et 4-wks (figure 1).
Il n’y a pas eu de changements significatifs de la force musculaire pour le Con-BFR ou le contrôle. En outre, il n'y a pas eu de différences de groupe dans les réponses moyennes ajustées au couple à 0-wk, 2-wks, ou 4-wks. (tableau 2 et 3). 
 
  • Épaisseur des muscles : L'épaisseur du muscle est restée inchangée pour tous les groupes sur la période de formation de 4 semaines et les valeurs absolues sont fournies dans le tableau 4.
 
  • Amplitude de l'EMG : Il n'y a pas eu d'effets principaux significatifs pour le groupe ou le mode, mais il y a eu un principal effet pour le « Temps ». L'amplitude de l'EMG est passée de 13,0 % (0-wks à 2-wks) à 22,9 % (4-wks) et a évolué de 8,8% de 2 à 4 semaines (figure 2 et tableau 3)

DISCUSSION :

Les principales conclusions de la présente étude sont que les 4 semaines d'Ecc-BFR ont donné lieu à un renforcement croisé comme le montre l'augmentation de la force musculaire (13,0 %) dans les bras non entraînés, mais il n'y a pas eu de changement dans la taille des muscles (2,14 cm à 2,16 cm).

Concernant le concentrique BFR, il n'y a pas eu de changements statistiquement significatifs dans la force musculaire (11,2 %), et aucune modification de la taille des muscles (2,11 cm à 2,12 cm). Pour tous les groupes, cependant, l'amplitude de l'EMG a augmenté (22,9 %). 

Les résultats de la présente étude sont conformes à ceux d'une étude précédente (Carr et al., 2019) qui a examiné les effets du renforcement unilatérale sur l'effet croisée. Par exemple, deux semaines d'entraînement non-BFR sous forte charge (80% de la MVIC) ont augmenté la force de la MVIC et le taux de développement de la force après trois semaines (Carr et al., 2019). Conjointement avec la présente étude, ces résultats indiquent que le renforcement croisée (évaluée par la force maximale) se produit en seulement deux semaines. Les présents résultats sont également conformes aux études précédentes (Hortobágyi et al., 1997 ; Kidgell et al., 2015) qui ont examiné les réponses spécifiques aux modes de contraction. Pour exemple, 4 semaines d'entraînement en resisance excentrique maximale des fléchisseurs de poignet non BFR a augmenté la force excentrique, concentrique et isométrique du poignet non entraîné de 47, 49 et 43%, respectivement (Kidgell et al., 2015). Des augmentations plus faibles de 14, 28 et 11 % ont été observées pour la force excentrique, concentrique et isométrique, respectivement (Kidgell et al., 2015). En outre, 12 semaines d'entraînement en extension maximale des jambes sans BFR ont permis d'augmenter la force isométrique de 39% dans la jambe non entraînée, contre 22% pour le groupe concentrique uniquement (Hortobágyi et al., 1997). Dans la présente étude, cependant, il n'y a pas eu de changement de la force musculaire pour le groupe Con-BFR ce qui pourrait être dû à la charge d'entraînement mise en œuvre. Par exemple, l'entraînement à intensité maximale peut favoriser une plus grande excitabilité corticale ou une plus grande activité miroir dans le membre non entraîné par rapport aux contractions sous-maximales (Kidgell et al., 2015 ; Zijdewind et al., 2006). Cependant, quelle que soit la charge d'entraînement utilisée, l’excentrique non BFR et BFR augmente la force musculaire dans une plus grande mesure sur le membre non entraîné que concentrique. 
 
L'effet accru du cross-education résultant de l'entraînement en excentrique a été attribué à des adaptations neurales plus importantes (Hortobágyi et al., 1997). Par exemple, l'activation musculaire évaluée par EMG de surface a augmenté de 2,2 à 2,8 fois plus dans le membre non entraîné après 12 semaines d'entraînement maximal en résistance excentrique que dans le membre entraîné en résistance concentrique (Hortobágyi et al., 1997). De plus, par rapport à l'entraînement concentrique, l'entraînement en résistance excentrique a augmenté l'excitabilité corticospinale et réduit l'inhibition intracorticale et  la durée de la période de silence dans une plus large mesure (Kidgell et al., 2015). Par conséquent, l’excentrique seule peut avoir un effet plus puissant sur les adaptations neurales des membres non entraînés. Dans la présente étude, cependant, l'amplitude de l'EMG qui reflète l'activation musculaire a augmenté de la même manière pour tous les groupes, y compris Ecc-BFR, Con-BFR et contrôle. L'absence de différences parmi les groupes de la présente étude peut être due à la durée de la formation utilisée dans le présente étude. Par exemple, après 6 semaines d'extension des jambes en résistance maximale sans BFR, l'activation des muscles a augmenté de manière similaire pour les résistances excentriques et concentriques (Hortobágyi et al., 1997). En outre, comme dans le cas présent, il y a eu plus d’augmentation de la force musculaire (excentrique et isométrique) à 6 semaines après l'excentrique uniquement par rapport au concentrique uniquement, malgré une augmentation similaire de l'activation musculaire (Hortobágyi et al., 1997). Par conséquent, l'absence de différences entre les conditions dans la présente étude peut être due à la durée de l'intervention d'entraînement qui a dépeint les adaptations neurales de la phase précoce (<6 semaines) mais qui n'a peut-être pas permis de saisir les réponses divergentes potentielles dans l'activation musculaire après 6 semaines d'entraînement à la résistance. Il est toutefois intéressant de noter que l'entraînement en résistance à faible charge Ecc-BFR et Con-BFR dans la présente étude a provoqué des augmentations comparables (environ 20 à 30 %) de la force et/ou de l'activation musculaire après 4 semaines, qui ont été observées après 6 semaines d'entraînement en résistance maximale excentrique et concentrique non-BFR (Hortobágyi et al, 1997). En outre, la présente étude a utilisé de faibles charges d'entraînement et un volume d'exercice élevé pour d'examiner les effets de l'effet croisée, qui est unique par rapport aux enquêtes précédentes (Carr et al, 2019 ; Hortobágyi et al., 1997 ; Kidgell et al., 2015). Le volume d'exercice et/ou le niveau de muscle a été démontré que la fatigue accumulée au cours d'un exercice, indépendamment de la charge d'exercice médient l'augmentation de la synthèse des protéines musculaires après l'exercice (Burd, Holwerda, et al., 2010 ; Burd, West, et al., 2010 ; Dankel et al., 2017 ; Schoenfeld et al., 2019) et régulent l'hypertrophie musculaire. Le protocole d'entraînement utilisé dans la présente étude visait donc à maximiser l'adaptation musculaire dans le bras d'entraînement, ce qui peut ne pas maximiser l'éducation croisée. Néanmoins, l'entraînement avec ou sans BFR, avec ou sans charge, et avec résistance excentrique et concentrique uniquement, augmente l'activation musculaire dans le membre non entraîné, mais les conditions excentriques uniquement entraînent des augmentations plus importantes en force musculaire, quelle que soit la charge ou le FBR.
Les adaptations similaires dans l'activation musculaire malgré les différences de charge d'entraînement peuvent être dues à l'application du BFR dans la présente étude. Par exemple, l'application du BFR renforce les effets de l'entraînement en résistance (Loenneke et al., 2012), de l'entraînement aérobie (Plaza-Florido et al., 2019), de l'effet des exercices croisés (Madarame et al., 2008) et atténue les pertes de force et de masse musculaires pendant l'immobilisation des membres (Kubota et al., 2008). Le BFR provoque des adaptations musculaires en induisant un stress métabolique plutôt qu'en provoquant une tension mécanique (Pearson & Hussain, 2015).
En général, cependant, le BFR n'induit pas d'adaptations neurales, notamment des changements dans l'activation musculaire ou l'excitabilité corticale, mais peut entraîner une augmentation de l'efficacité électrique (rapport entre le couple à l'activation musculaire) (Colomer-Poveda et al., 2017 ; Hill et al., 2018). Dans la présente étude, l'EMG a également augmenté pour le groupe témoin, et les enquêtes précédentes (Yasuda et al. 2011 ; 2017 ; Hill et al. 2018) qui n'ont signalé aucun changement de l'amplitude de l'EMG dans le bras d'entraînement en raison de la faible charge du BFR. Il est donc peu probable que le BFR ait contribué à l’augmentation de l'amplitude à l'EMG dans la présente étude.

LIMITES

La présente étude a mis en œuvre une intervention à court terme ce qui peut ne pas dépeindre les adaptations chroniques dans l’entrainement croisé. Cependant, elle était conforme à une courte étude (Carr et al., 2019) qui a déjà démontré un effet croisé dans un délai de 2 semaines. Ensemble, les résultats actuels et ceux de (Carr et al., 2019) donnent un aperçu des adaptations précoces en matière de renforcement croisé qui peuvent améliorer notre compréhension du phénomène.
La présente étude a également utilisé l'EMG pour étudier les éventuels changements neuronaux associés à l'éducation croisée. Cependant, l'EMG peut ne pas refléter cet effet dans toutes les conditions (Manca et al., 2018). Conformément à ces limitations potentielles, l'EMG a évolué de la même manière pour toutes les conditions et, par conséquent, l'utilité de l'EMG pour évaluer le cross-education peut être limitée. La présente étude a examiné le renforcement croisé chez des femmes non formées, alors que la majorité des enquêtes précédentes ont inclus des sujets masculins. Il reste à déterminer s'il existe des réponses spécifiques au sexe concernant l'ampleur, la durée ou les mécanismes.

CONCLUSION

Les principales conclusions de la présente étude sont que les 4 semaines d'Ecc-BFR ont entraîné un effet croisé, comme en témoigne l'augmentation de la force musculaire sans changement de la taille dans le bras non entraîné. Dans la présente étude, l'amplitude de l'EMG a augmenté de manière similaire pour tous les groupes, y compris les groupes Ecc-BFR, Con-BFR et contrôle, qui ont pu décrire des adaptations neurales en phase précoce (4 semaines) mais n'ont pas saisi les réponses divergentes potentielles dans l'activation musculaire qui ont été signalées dans des études précédentes après 6 semaines d'entraînement en résistance. Globalement, l'augmentation de la force musculaire dans le bras controlatéral non entraîné à la suite de l'Ecc-BFR était probablement due au mode de contraction (excentrique ou concentrique).

L'article
Eccentric, but not concentric blood flow restriction resistance training increases muscle strength in the untrained limb. ; Ethan C. Hill ; School of Kinesiology & Physical Therapy, Division of Kinesiology, University of Central Florida, Orlando, FL. 2020 January 30, 43: 1-7
 






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