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Adaptations physiologiques et neurales à l’exercice excentrique : Mécanismes et considérations pour l’entrainement Synthèse d’étude en kinésithérapie

Les changements neuromusculaires et fonctionnels induits par l’exercice sont spécifiques au mode d’exercice pratiqué. Le degré de tension mécanique, les dommages subcellulaires et le stress métabolique peuvent tous jouer un rôle dans les adaptations musculaires induites par l’exercice.

Des trois types de contractions musculaires qui peuvent être utilisées pendant l’exercice (concentrique, isométrique et excentrique), les exercices excentriques sont ceux dans lesquels le muscle s’allonge sous tension.

Pendant les contractions excentriques, la charge exercée sur le muscle est supérieure à la force développée par le muscle et le muscle est étiré, ce qui produit une contraction qui s’allonge.

L’exercice excentrique est caractérisé par des microlésions musculaires et une plus grande tension mécanique par rapport aux contractions concentriques/isométriques et peut donc entraîner des adaptations musculaires plus importantes.

Bien que toutes les formes d’exercice puissent induire une adaptation musculaire impressionnante, il n’est pas toujours évident de savoir quelle méthode est la meilleure pour maximiser les gains d’adaptation.

I) Entrainement par l’exercice et adaptations physiologiques

L’entraînement de résistance à haute intensité est associé à des adaptations physiologiques importantes dans les muscles squelettiques, y compris des changements dans les éléments contractiles et/ou non contractiles des muscles.

En cas de surcharge mécanique des muscles, les myofibres et la matrice extracellulaire sont perturbées, ce qui stimule à son tour un processus de synthèse des protéines.

La tension mécanique induite par l’exercice à haute intensité peut aussi augmenter le taux de stress métabolique et stimuler les voies sous-cellulaires impliquées dans la synthèse des protéines, comme la voie de la protéine kinase activée par les mitogènes, qui peut jouer un rôle dans la croissance musculaire induite par l’exercice.

Les mécanismes qui sous-tendent la réponse hypertrophique à l’exercice peuvent comprendre des changements dans le milieu hormonal, un gonflement cellulaire, la production de radicaux libres et une activité accrue des facteurs de transcription axés sur la croissance.

La tension mécanique, produite par la génération de force et l’étirement, est un facteur essentiel pour stimuler les voies de signalisation impliquées dans la croissance musculaire, et la combinaison de ces stimuli semble avoir un effet additif marqué.

Les stimuli mécaniques peuvent également contribuer à l’hypertrophie musculaire en modifiant la perméabilité de la membrane des fibres musculaires aux ions calcium.

Pendant l’exercice excentrique, le muscle contractant est étiré de force, ce qui produit une tension mécanique plus élevée et des microlésions musculaires.

L’hypertrophie musculaire après un exercice excentrique peut également s’expliquer par d’autres voies anaboliques sensibles à la tension.

Par exemple, les effets de la testostérone sur l’hypertrophie musculaire sont renforcés par une charge mécanique, soit directement en augmentant le taux de synthèse des protéines et en inhibant la dégradation des protéines et/ou indirectement en stimulant la libération d’autres hormones anabolisantes comme l’hormone de croissance.

Bamman et al. ont rapporté que le contenu des récepteurs androgéniques régulé à la hausse des exercices excentriques de haute intensité chez les humains et la modulation du contenu des récepteurs androgéniques semble se produire principalement dans les fibres musculaires à contraction rapide.

Par conséquent, Ahtiainen et al. ont signalé des corrélations significatives entre l’intensité de l’entraînement, la concentration de testostérone et la surface de coupe transversale des muscles, ce qui indique que l’élévation de la testostérone induite par un exercice excentrique de haute intensité est un facteur important d’hypertrophie musculaire.

L’hormone de croissance peut contribuer à l’hypertrophie musculaire par des processus anabolisants et cataboliques. Une augmentation de l’hormone de croissance peut améliorer l’interaction avec les récepteurs des cellules musculaires, facilitant la récupération des fibres et stimulant une réponse hypertrophique.

D’autres voies de signalisation anabolisantes, y compris les voies dépendantes du calcium, ont été impliquées dans la régulation de l’hypertrophie musculaire.

Exercice excentrique et adaptations métaboliques

La tension mécanique produite par la génération de force et l’étirement contribue à l’ischémie musculaire qui peut entraîner des adaptations métaboliques dans les muscles squelettiques.

Lors de contractions excentriques, des tensions musculaires passives se développent en raison de l’allongement des éléments extramyofibrillaires, en particulier la teneur en collagène dans la matrice extracellulaire qui peut contribuer à un environnement plus acide.

Un tel environnement peut contribuer à une dégradation accrue des fibres et à une augmentation de l’activité du nerf sympathique, facilitant une réponse hypertrophique adaptative.

De nombreuses études indiquent que le stress métabolique induit par l’exercice anabolique peut avoir un effet hypertrophique significatif

II) Entraînement par l’exercice et adaptations neurales

Les adaptations neurales à l’entraînement peuvent être définies comme des changements au sein du système nerveux qui permettent à un sujet d’activer plus complètement les moteurs principaux dans des mouvements spécifiques et de mieux coordonner l’activation de tous les muscles pertinents, affectant ainsi une force nette plus grande dans la direction du mouvement prévu.

Des adaptations neurales peuvent survenir au niveau du cortex moteur, de la moelle épinière et/ou de la jonction neuromusculaire après l’entraînement.

Des adaptations peuvent également se produire au niveau des voies de couplage excitation-contraction situées en aval de la jonction neuromusculaire.

Les adaptations neurales observées après l’entraînement expliquent l’augmentation disproportionnée de la force musculaire par rapport à la taille du muscle pendant les premières phases de l’entraînement.

Par exemple, une augmentation de l’activité musculaire, enregistrée par électromyographie (EMG), a été observée au cours de la phase initiale de l’entraînement musculaire en association avec des gains significatifs de la force musculaire, mais en l’absence de changements de la masse musculaire ou de changements dans les caractéristiques de la membrane du muscle osseux.

Les premiers gains en force ont été attribués à une variété de mécanismes, y compris l’augmentation des débits maximaux de décharge de l’unité motrice, l’augmentation de l’incidence des brefs intervalles d’entrecroisement (doublets) et la diminution de la variabilité de l’intervalle entre les entrecroisements.

Exercice excentrique et activité corticale

Il est bien connu que l’exercice peut induire des changements dans l’activité corticale.

Ces changements peuvent être mesurés à l’aide de techniques telles que l’électroencéphalographie (EEG) et les techniques de neuro-imagerie, et des études utilisant ces méthodes ont démontré que les variations des modèles d’activation corticale dépendent du mode et de l’intensité de l’exercice.

Cela n’est peut-être pas surprenant étant donné que le système nerveux central utilise une stratégie neuronale différente pour contrôler les muscles squelettiques pendant les contractions excentriques par rapport aux contractions musculaires isométriques ou concentriques.

De plus, des études de neuroimagerie ont montré que les activités corticales associées au traitement des signaux sont plus importantes lors d’actions excentriques que concentriques, probablement en raison du degré plus élevé de complexité des mouvements et/ou des réflexes transcorticaux d’étirement pour contrôler le muscle étiré.

De plus, une activation corticale plus précoce a été observée pour les contractions excentriques par rapport aux contractions concentriques, ce qui a été attribué à la planification d’un mouvement plus complexe, à la modulation de l’excitabilité monosynaptique du réflexe ou à l’exécution d’une stratégie de contrôle différente (par exemple, le recrutement d’une unité moteur) pour une action excentrique.

Exercice excentrique et comportement de l’unité motrice

Au cours d’une contraction musculaire, le système nerveux central contrôle la production d’une force musculaire accrue en augmentant la cadence des unités motrices et/ou en recrutant d’autres unités motrices.

De nombreuses études ont étudié l’évolution de la vitesse de déclenchement de l’unité motrice après un entraînement de résistance et ont montré que l’évolution de la vitesse de déclenchement de l’unité motrice dépend du type de contraction des muscles.

Il a été proposé que l’étirement combiné à la surcharge est le stimulus le plus efficace pour améliorer la vitesse de déclenchement de l’unité motrice pendant l’exercice de résistance dynamique.

Par exemple, Dartnall et al. ont montré une baisse d’environ 40 % des seuils de recrutement de l’unité motrice biceps brachii et une augmentation de 11 % des taux de décharge minimum de l’unité motrice immédiatement après et 24 heures après l’exercice excentrique.

Ainsi, plus d’unités motrices biceps brachii étaient actives avec la même force relative après un exercice excentrique.

Exercice excentrique et force musculaire

Étant donné qu’une plus grande force maximale peut être développée pendant les actions musculaires excentriques maximales par rapport aux actions musculaires concentriques ou isométriques, un entraînement de résistance lourde utilisant des actions musculaires excentriques peut être plus efficace pour augmenter la force musculaire.

L’exercice excentrique peut recruter de préférence des fibres musculaires à contractions rapides et peut-être le recrutement d’unités motrices auparavant inactives.

Il en résulterait une augmentation de la tension mécanique et, par conséquent, une augmentation de la production de force.

Considérations

L’exercice excentrique se caractérise par une génération de force élevée et une faible dépense énergétique par rapport aux exercices concentriques et isométriques et peut donc être bénéfique pour les traitements cliniques en kinésithérapie.

Par exemple, l’exercice excentrique a été utilisé en rééducation pour gérer une foule d’affections, y compris la réadaptation des tendinopathies, des entorses musculaires et des blessures au ligament croisé antérieur (LCA).

Bien qu’il y ait des effets positifs de l’exercice excentrique comme nous l’avons vu plus haut, il faut noter qu’il peut aussi y avoir des effets néfastes.

Par exemple, l’effet non uniforme de l’exercice excentrique entraîne des changements non uniformes dans l’activation musculaire, des synergies musculaires alternatives qui peuvent entraîner des déséquilibres de force.

Des études ont confirmé que l’exercice excentrique intensif peut avoir un effet différentiel sur différentes régions musculaires, ce qui peut entraîner un déséquilibre de l’activité musculaire et une altération de la répartition de la charge sur les articulations.

L’exercice excentrique est également associé à des microlésions musculaires, des douleurs, une excitabilité réduite des fibres et une faiblesse musculaire initiale.

De plus, l’exercice excentrique peut nuire à l’activité réflexe, ce qui pourrait compromettre la stabilité des articulations lors de perturbations.

Il est donc important de considérer les effets défavorables initiaux en plus des avantages à long terme.

Conclusion

Les contractions excentriques sont importantes et à prendre en comptes par les kinésithérapeutes pour les programmes d’entraînement et de rééducation en raison de leur capacité à produire une force importante avec un faible coût métabolique.

Les données rapportées par plusieurs études suggèrent que l’étirement combiné à la surcharge, comme dans les contractions excentriques, est le stimulus le plus efficace pour favoriser la croissance musculaire et améliorer le dynamisme neural du muscle.

Ceci est démontré par une hypertrophie musculaire plus importante, une plus grande activité neuronale et une plus grande production de force après un exercice excentrique par rapport à un exercice concentrique et isométrique.

Par conséquent, un entraînement qui implique des charges excentriques maximales réelles pourrait être plus efficace qu’un entraînement concentrique et isométrique pour développer la croissance musculaire et éliminer l’inhibition neurale, ce qui conduirait à une amélioration significative de la fonction musculaire.

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Auteurs : Nosratollah Hedayatpour 1 and Deborah Falla 2 , 3 , *
PMID: 26543850

Deborah FALLA : https://www.forms-reunion.com/formateurs/deborah-falla/

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