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Année 2010

- THÈSE de Doctorat -

Pour l’obtention du grade de

Docteur de l’Université du Maine

Faculté des Sciences et Techniques

Spécialité : Sciences et Techniques des Activités Physiques et Sportives

Présentée par

Mickaël RIPAMONTI

Détermination des relations moment-vitesse et

puissance-vitesse des muscles du tronc.

Application à l’évaluation isocinétique

de patients lombalgiques chroniques

Soutenue publiquement le 16 juin 2010

JURY

Rapporteurs :

Pr. Michel REVEL – PU-PH Hôpital Cochin, Paris cedex 14

Pr. Jean-René LACOUR – PU-PH Université Claude Bernard, Lyon 1

Examinateurs :

Pr. Jean-Pierre MARIOT – PU Université du Maine, Le Mans

Dr. Christophe HAUTIER – MCU-HDR Université Claude Bernard, Lyon 1

Co-directeur de thèse :

Dr. Abderrahmane RAHMANI – MCU Université du Maine, Le Mans

Directeur de thèse :

Dr. Denis COLIN – HDR Centre de l’Arche, Saint-Saturnin

Détermination des relations moment-vitesse et puissance-vitesse des muscles du tronc.

Application à l’évaluation isocinétique de patients lombalgiques chroniques

RIPAMONTI Mickaël

Directeur de thèse : Docteur Denis COLIN, HDR, Centre de Rééducation et de Réadaptation Fonctionnelle de

l’ARCHE

Co-directeur : Abderrahmane RAHMANI, Maître de Conférences, Laboratoire Motricité, Interactions,

Performance, EA 4334, Université du Maine

Ce travail de thèse visait à caractériser les capacités musculaires du tronc à partir de contractions isocinétiques et

à étudier l’intérêt d’une telle évaluation dans le cadre d’un programme de restauration fonctionnelle du rachis

(RFR) proposé au Centre de l’Arche chez des patients lombalgiques chroniques.

La première étude de ce travail de thèse avait pour objectif de proposer un protocole d’évaluation isocinétique

des muscles fléchisseurs et extenseurs du tronc pour décrire les relations moment-vitesse et puissance-vitesse de

ces deux groupes musculaires. Cette étude, réalisée avec des sujets sains, a montré que les relations moment-

vitesse et puissance-vitesse de ces groupes musculaires sont respectivement linéaires et polynomiales du second

ordre en accord avec celles obtenues dans la littérature pour d’autres articulations. Cette étude a également

démontré la nécessité d’évaluer les deux groupes musculaires sur deux sessions différentes afin d’éviter

l’apparition de la fatigue et/ou une éventuelle diminution de la motivation chez les sujets.

Dans la deuxième étude, ce protocole a ensuite été appliqué à des sujets lombalgiques chroniques. Le but était

de voir si la lombalgie avait une influence sur la forme de ces relations et si les paramètres mécaniques

extrapolés (le moment maximal isométrique M0, la vitesse de contraction à vide V0, la puissance maximale Pmax

et la vitesse optimale Vopt) avaient un intérêt dans le cadre de l’évaluation des patients lombalgiques. Les

résultats ont montré que les relations restaient identiques à celles des sujets sains, et que Pmax est le seul

paramètre significativement différent entre les deux populations pour les deux groupes musculaires, alors que la

comparaison des ratios fléchisseurs/extenseurs ne présentaient aucune différence significative entre les deux

populations. Cette étude offre la perspective de proposer un travail de renforcement musculaire plutôt orienté sur

la force pour les muscles extenseurs du tronc et sur la vitesse pour les muscles fléchisseurs du tronc.

La troisième étude de ce travail a examiné l’intérêt de la détermination des relations moment-vitesse et

puissance-vitesse dans le protocole d’évaluation du centre de l’Arche. Les résultats aux évaluations classiques

(évaluations isométriques de Ito et Sorensen ; iso-inertielle de soulever de charge et de la répétition maximale) et

isocinétiques ont montré une amélioration significative des capacités physiques des patients entre l’entrée et la

sortie du programme RFR, trois semaines plus tard. Cette amélioration est principalement due à une meilleure

activation motrice et à une familiarisation des patients aux évaluations. Bien que le programme RFR montre une

efficacité dans la prise en charge des muscles fléchisseurs, il ne permet pas de compenser la perte de force des

muscles extenseurs à la fin du programme.

En conclusion, ce travail de thèse a permis 1. d’établir des relations moment-vitesse et puissance-vitesse pour les

muscles du tronc dans des conditions isocinétiques ; 2. de montrer que la puissance maximale était un paramètre

intéressant lors de l’évaluation des patients lombalgiques (influencé par une diminution importante de la force

maximale pour les extenseurs et une diminution de la vitesse maximale pour les fléchisseurs) ; 3. de démontrer

l’intérêt d’une évaluation isocinétique en complément des évaluations habituellement réalisées dans les

programmes de restauration fonctionnelle du rachis du centre de l’Arche.

Mots clés : Moment-Vitesse ; Puissance-Vitesse ; Lombalgie ; Isocinétique ; Restauration Fonctionnelle du

Rachis

LABORATOIRE MOTRICITE, INTERACTIONS, PERFORMANCE – EA 4334 – LE MANS

Torque-velocity and power-velocity of trunk muscles. Isokinetic measurements in

chronic low back pain patients

RIPAMONTI Mickaël

Directeur de thèse : Docteur Denis COLIN, HDR, Centre de Rééducation et de Réadaptation Fonctionnelle de

l’ARCHE

Co-directeur : Abderrahmane RAHMANI, Maître de Conférences, Laboratoire Motricité, Interactions,

Performance, EA 4334, Université du Maine

The purpose of this work was to determine the trunk muscular abilities from isokinetic measurements and to

study the interest of introducing this kind of evaluation in the exercise therapy program of the Centre de l’Arche.

The first study focused on describing the torque-velocity and power-velocity relationships of both trunk flexor

and extensor muscles during isokinetic measurements. Nine healthy subjects performed several trunk flexion and

extension at 6 preset velocities. Results showed that the torque-velocity and power-velocity relationships were

linear and parabolic, respectively. These results also showed that the trunk flexor and extensor muscles should be

evaluated on two separate days to avoid fatigue.

The second study was realized to show whether the low back pain can influence the torque-velocity and power-

velocity relationships and/or the mechanical parameters values extrapolated from these relationships (i.e. the

isometric maximal moment M0, the maximal velocity V0, the maximal power Pmax and the optimal velocity Vopt).

The results showed that i) the torque- and power-velocity relationships obtained with low back pain patients

were similar to those described for healthy subjects; ii) the only parameter which demonstrates a significant

difference between healthy and low back pain subjects was the maximal power whatever the considered

muscular group. Comparison of each maximal moment produced at each velocity and the flexor/extensor ratio of

low back pain patients were not significantly different from healthy subjects. This introduces the perspective of

proposing a training program focusing on trunk extensor strength on the one hand and on trunk flexor velocity

on the other hand.

The purpose of the third study was to determine the interest of including the torque- and power-velocity

relationships evaluation in the low back patients protocol proposed in the centre de l’Arche. The results of usual

tests performed in the centre de l’Arche showed a significantly improvement between the inclusion and the

release (three weeks later) of the low back patients during isometric (Ito and Sorensen tests), isoinertial (lifting,

1-RM), and isokinetic measurements. These results were mainly due to an increase of the muscular activation

and also to the familiarization to the tests. Even if the training program showed an improvement of the flexors

muscles, the trunk extensor muscle strength of low back pain patients remained significantly different at the

release time.

To conclude, this work allowed 1. establishing torque- and power-velocity relationships for trunk muscles under

isokinetic conditions; 2. determining that maximal power as an interesting parameter of the disease, with an

important decrease of the maximal torque for extensor muscles on the one hand, and a decrease of maximal

velocity for flexor muscles on the other hand; 3. demonstrating the interest of isokinetic measurements to the

exercise therapy program realized in the centre de l’Arche.

Keywords: Torque-Velocity relationships; Power- Velocity relationships; Low back pain; Isokinetic; Exercise

therapy

LABORATOIRE MOTRICITE, INTERACTIONS, PERFORMANCE – EA 4334 – LE MANS

Ce travail de thèse s’est déroulé au sein du laboratoire Motricité Interactions Performance de

l’Université du Maine et en collaboration avec le Centre de l’Arche à Saint-Saturnin.

Je tiens d’ores et déjà à témoigner ma reconnaissance à toutes les personnes qui ont participé

à ce travail, de près ou de loin, l’ont encadré et ont accepté de le juger. Je tiens également à

remercier tous ceux qui m’ont soutenu tout au long de ce travail.

J’exprime mes sincères remerciements au Docteur Denis Colin, médecin chef

d’établissement, qui a bien voulu m’ouvrir les portes du Centre de l’Arche et accepter

d’encadrer ce travail. Il a toujours pu rester disponible malgré un emploi du temps des plus

chargé.

Je tiens à exprimer toute ma gratitude au Docteur Abdel Rahmani pour avoir été, dès le début,

très disponible pour moi. Ton implication, ton intérêt, ta rigueur et ta compétence ont permis

la réalisation de ce travail. Ta patience et ta confiance en moi ont été souvent des moteurs au

cours de ces années de travail. Très reconnaissant pour les savoirs que tu m’as transmis,

j’espère faire aussi bien que toi et que notre collaboration ne s’arrêtera pas à cette thèse. Pour

tous ces faits, Merci.

Je tiens également à remercier le Professeur Jean-René Lacour d’avoir accepté d’évaluer ce

travail. Son aide et ses remarques constructives m’ont été précieuses lors des mes recherches.

Merci également au Professeur Michel Revel, rapporteur de ce travail, d’avoir pris de son

temps pour m’en accorder.

Merci au Docteur Christophe Hautier d’avoir accepté de participer à ce jury.

Merci au Professeur Jean-Pierre Mariot d’avoir accepté de participer à ce jury et d’avoir

toujours été présent pour me corriger, me reprendre et me motiver. Merci pour les conseils

prodigués au cours des années passées et ceux à venir.

Merci à Isabelle Foucault Chevalier, kinésithérapeute responsable du Biodex, pour avoir

partagé son matériel avec moi.

Je tiens à remercier de tout mon cœur mes parents et ma sœur pour leur soutien et leur

confiance pendant toutes ces années d’études. Je suis souvent resté très évasif au sujet de mon

travail mais j’espère que vous serez fier de moi comme je le suis de vous.

Une pensée pour Simon et Mathieu, mes inséparables amis, qui même s’ils ont pris le train en

cours de route, ne sont plus jamais descendus. Merci d’avoir toujours été prompts à me

remettre en selle quand je m’éloignais trop de mon travail.

Je tiens particulièrement à remercier Stéphanie de m’avoir supporté pendant toutes ces années

de bien différentes façons… Tu as toujours su être pertinente face à mes interrogations, mes

excès et mes sautes d’humeur. Aujourd’hui encore tu le prouves, sache que tu comptes

énormément pour moi.

Merci à toi, ma charmante coiffeuse, arrivée sur le tard, pour tes encouragements, ta

motivation et ton enthousiasme face à ce projet. Tu t’es voulue n’être qu’une étoile filante

malheureusement, mais une des plus belles parenthèses que j’ai vécues. Ornithorynque.

Table des Matières

Table des Matières

Introduction Générale 1

La Lombalgie 5

1. Définition 6

2. Anatomie fonctionnelle du tronc 9

2.1. La colonne vertébrale 9

2.1.1. Le rachis lombaire 10

2.1.2. Le disque intervertébral 11

2.2. Amplitude articulaire du rachis lombaire 13

2.3. Mécanique du rachis lombaire 14

2.4. Les muscles du tronc 15

2.4.1. Les muscles de la paroi abdominale 16

2.4.2. Les muscles latéro-vertébraux lombaires 17

2.4.3. Les muscles postérieurs du tronc 18

3. Origine de la lombalgie 20

4. Prise en charge de la lombalgie 22

4.1. Le syndrome de déconditionnement 22

4.2. Les différents types de prise en charge 24

4.2.1. Le repos général 24

4.2.2. Les traitements physiques 25

4.2.3. Les écoles du dos 26

4.2.4. Le programme de restauration fonctionnelle du rachis 26

5. Évaluation de la force musculaire du sujet lombalgique 28

5.1. L’évaluation musculaire isométrique 28

5.2. L’évaluation dynamique de la force musculaire 29

5.2.1. L’évaluation iso-inertielle 29

5.2.2. L’évaluation isocinétique 30

5.2.2.1. Définition 30

5.2.2.2. Évaluation isocinétique des muscles du tronc 33

5.2.2.3. Évaluation iso-inertielle ou isocinétique des patients

lombalgiques

35

Table des Matières

6. Les relations force-vitesse et puissance-vitesse 37

6.1. Au niveau du muscle isolé 37

6.2. Lors du mouvement d’extension 41

7. Buts de l’étude 46

Étude 1

Relations moment-vitesse et puissance-vitesse des muscles fléchisseurs

et extenseurs du tronc

47

1. Introduction 48

2. Matériels et méthodes 49

2.1. Sujets 49

2.2. Systèmes de mesure 49

2.3. Protocole expérimental 52

2.4. Acquisition des données 53

2.5. Relation moment-vitesse et puissance-vitesse 54

2.6. Analyse statistique 55

3. Résultats 56

3.1. Données mécaniques 56

3.2. Les relations moment-vitesse angulaire 57

3.3. Les relations puissance-vitesse angulaire 58

4. Discussion 60

4.1. Données mécaniques 60

4.2. Les relations moment-vitesse angulaire 61

4.3. Les relations puissance-vitesse angulaire 63

5. En résumé 64

Étude 2

Relations moment-vitesse et puissance-vitesse des muscles du tronc des

patients lombalgiques : la puissance maximale comme indicateur de la

lombalgie

65

1. Introduction 66


2.1. Sujets 68

2.2. Système de mesure, protocole, acquisition des données 69

2.3. Analyse des données 69


3. Résultats 70

4. Discussion 72

5. En résumé 74

Table des Matières

Étude 3

Quelles informations les relations moment- et puissance-vitesse

apportent-elles sur le programme de RFR proposé au centre de l’Arche ?

75

1. Introduction 76


2.1. Sujets 77

2.2. Protocole 77

2.2.1. Evaluation isocinétique 77

2.2.2. Evaluations isométriques 77

2.2.2.1. Endurance des muscles fléchisseurs du tronc 77

2.2.2.2. Endurance des muscles extenseurs du tronc 78

2.2.3. Evaluation iso-inertielle 79

2.2.3.1. Le soulever de charges 79

2.2.3.2. Evaluation de la répétition maximale (1-RM) sur

appareil de musculation

80

2.2.4. Evaluation de la douleur : Echelle Visuelle Analogique (EVA) 81

2.2.5. Evaluation de la qualité de vie : auto-questionnaire de Dallas 81


3. Résultats 83

3.1. Evaluation physique des patients 83

3.2. Qualité de vie et douleur 84

3.3. Relation entre les évaluations 84

4. Discussion 86

4.1. Les tests classiques 86

4.2. Apport de la mesure isocinétique 88

5. En résumé 90

Conclusion générale et perspectives 92

Références bibliographiques 96

Introduction Générale

1

Introduction générale


2

La lombalgie est une pathologie courante et un problème majeur de santé publique. Depuis

plusieurs années, la littérature fait état de recherches tentant de trouver un paramètre récurrent

voire prédictif de cette pathologie qui entraîne une rupture sociale et un déconditionnement

physique. Ce déconditionnement est la conséquence d’une somme de facteurs agissant sur la

personne (la douleur, l’inactivité, la perte de la flexibilité et des capacités musculaires). Il se

traduit le plus souvent par un effondrement des activités quotidiennes entraînant une perte de

la force musculaire. Cette pathologie touche principalement les muscles du tronc, notamment

les muscles abdominaux et paravertébraux. Evaluées principalement à partir de données

isométriques (Ito et coll. 1996 ; Biering-Sørensen 1984), les qualités de force peuvent

également être estimées à l’aide d’appareils isocinétiques (Akebi et coll. 1998 ; Vézirian et

coll. 1996).

Les premières relations entre la force et la vitesse ont été décrites sur le muscle isolé de

grenouille (Hill 1938 ; Fenn et Marsh 1935 ; Hill 1922). Depuis plusieurs décennies, ces

relations ont été largement documentées chez l’Humain, aussi bien lors de mouvements

mono-articulaires des membres supérieurs (Moss et coll. 1997 ; de Koning et coll. 1985) et

inférieurs (Rahmani et coll. 1999 ; Tihanyi et coll. 1982 ; Thorstensson et coll. 1976), que de

mouvements pluri-articulaires des membres supérieurs (Cronin et coll. 2003 ; Izquierdo et

coll. 2002) et inférieurs (Rahmani et coll. 2004 ; Izquierdo et coll. 2002 ; Rahmani et coll.

2001 ; Driss et coll. 1998 ; Arsac et coll. 1996 ; Bosco et coll. 1995 ; Vandewalle et coll.

1989 ; Vandewalle et coll. 1987 ; Sargeant et coll. 1981). L’évaluation des muscles du tronc

n’a, quant à elle, été réalisée que pour deux, voire trois vitesses dans des conditions

isocinétiques (Schumacker et coll. 1999 ; Gremion et coll. 1996). Ces différentes études ont

permis d’établir, entre autres résultats une estimation des ratios entre les muscles extenseurs et

fléchisseurs du tronc (Roques et coll. 2002 ; Gremion et coll. 1996), mais pas de décrire les


3

relations force-vitesse pour ces groupes musculaires. Pourtant, l’étude des relations force-

vitesse et puissance-vitesse d’un groupe musculaire, apporte l’information la plus complète

sur les qualités de celui-ci. En rééducation, elles permettent d’identifier les points faibles,

ainsi que les gains obtenus lors d’un programme de réentraînement, tel que le programme de

restauration fonctionnelle du rachis. Elles permettent également d’identifier des zones de

travail en fonction de l’objectif visé. Dans des conditions isocinétiques, trois types de

renforcement musculaire peuvent être envisagés pour l’articulation concernée : un travail avec

des vitesses lentes (cf. charges lourdes en musculation) plutôt orienté vers une amélioration de

la force maximale ; un travail avec des vitesses rapides (cf. charges légères en musculation)

plutôt axé sur une reprise d’activité avec peu de résistance et qui trouverait sa place en début

de rééducation ; et un travail avec des vitesses intermédiaires, visant un travail en puissance

qui alliera à la fois des qualités de force et de vitesse. La démarche préalable étant de

déterminer les qualités musculaires faisant défaut aux patients lombalgiques.

Les relations force-vitesse s’établissent pour un mouvement de translation, lorsque les actions

mécaniques sont modélisées par la résultante des forces qui s’exercent sur le système étudié.

La puissance est alors le produit de la force par la vitesse. Dans le cas d’une articulation de

nature pivot, comme c’est toujours le cas dans un mouvement isocinétique, il convient de

parler de relation moment-vitesse. Le moment est alors produit par le groupe musculaire

actionneur au niveau de l’articulation, et la vitesse correspond alors à une vitesse angulaire.

Dans ce cas, la puissance est le produit du moment par la vitesse angulaire. Les relations

moment-vitesse permettront alors d’accéder à plusieurs paramètres musculaires : le moment

maximal isométrique théorique M0, la vitesse maximale de contraction V0, la puissance

maximale Pmax et la vitesse optimale Vopt associée à cette puissance.


4

Le travail de thèse présenté dans ce mémoire a été réalisé en collaboration avec le Centre de

rééducation et de réadaptation fonctionnelle de l’Arche, qui a la volonté d’intégrer des

mesures isocinétiques des muscles du tronc dans son programme de renforcement musculaire

des patients lombalgiques. Les objectifs étaient : 1- de mettre en place un protocole

d’évaluation des muscles fléchisseurs et extenseurs du tronc dans des conditions

isocinétiques ; 2- d’intégrer ces mesures isocinétiques dans le programme d’évaluation des

patients lombalgiques ; 3- de valider les mesures réalisées au Centre de l’Arche par d’autres

techniques, en les comparant aux mesures isocinétiques.

La Lombalgie

5

La Lombalgie

La Lombalgie Définition

6

1. Définition

La Société Française de Rhumatologie (2007) définit la lombalgie chronique comme une

« douleur lombo-sacrée, à hauteur des crêtes iliaques, ou plus bas, médiane, ou latérale, avec

possibilités d’irradiations ne dépassant pas le genou, mais avec prédominance des douleurs

lombo-sacrées durant au moins 3 mois, quasi quotidiennes, sans tendance à l’amélioration ».

La douleur chronique est le point de départ des plaintes des personnes souffrant de cette

pathologie. Elle se décrit comme « une expérience sensorielle et émotionnelle désagréable,

liée à une lésion tissulaire existante ou potentielle, évoluant depuis plus de trois à six mois

et/ou susceptible d’affecter de façon péjorative le comportement ou le bien-être du patient,

attribuable à toute cause non maligne » (ANAES 1999).

L’International Association for the Study of Pain (IASP) cherche à standardiser la

terminologie utilisée pour décrire cette pathologie. Leur définition a été établie à partir de la

localisation des points douloureux ressentis par les patients. La douleur lombale est limitée

latéralement par les bords externes des muscles spinaux, et transversalement par une ligne

imaginaire passant par le processus épineux de la douzième vertèbre dorsale (T12) pour le

niveau supérieur, et par celui de la première vertèbre sacrée (S1) pour le niveau inférieur. La

douleur sacrée est située dans une zone entourant le sacrum ; elle est limitée au niveau

inférieur par une ligne transversale imaginaire passant par les articulations sacro coccygiennes

et latéralement par une ligne verticale passant par le processus épineux de S1. Pour l’IASP, la

lombalgie est une perception douloureuse provenant d’une des deux régions précédentes voire

des deux en même temps.

Cette pathologie est cataloguée « maladie du siècle » car selon les estimations huit personnes

sur dix souffriront de douleurs rachidiennes au moins une fois au cours de leur vie

(Poiraudeau et coll. 2004). La lombalgie recouvre trois situations cliniques distinctes par leur

durée :


7

1. La lombalgie aiguë est la plus courte. Le tableau clinique le plus souvent observé est

celui du lumbago (Poiraudeau et coll. 2004). Aisément reconnaissable, il survient

brutalement à la suite d’un effort traumatisant, d’un geste quotidien de la vie courante

ou d’un faux mouvement, avec parfois la perception d’un craquement. La lombalgie

aiguë engendre une douleur souvent très pénible mais d’importance variable, qui est

calmée avec du repos. La contracture des muscles paravertébraux va entraîner

l’adoption d’une attitude antalgique. Cependant, la guérison est rapide, elle varie de 2

à 15 jours.

2. La lombalgie subaiguë dure de 6 à 12 semaines. Les causes et les facteurs de cette

situation clinique sont les mêmes que celles de la lombalgie aiguë. C’est afin de

permettre une étude plus spécifique de cette situation à fort risque de chronicité que

cette catégorie de lombalgie commune a été constituée (Poiraudeau et coll. 2004).

3. La lombalgie chronique et récidivante est la plus longue avec une durée supérieure à

12 semaines (3 mois). C’est sur cette dernière forme de la lombalgie que portera notre

travail.

Dans les pays occidentaux, l’incidence des lombalgies, proportion des sujets déclarant souffrir

ou avoir souffert au moins une fois de la région lombale au cours d’une période déterminée,

varie de 60 à 90%, alors que la prévalence, pourcentage de cas survenant habituellement en un

an dans une population n’ayant jamais souffert, n’est que de 5 % (Gross et Battié 2005 ; Cats-

Baril et Frymoyer 1991).

Ces deux données font de cette pathologie l’une des plus fréquentes dans les pays

industrialisés (Gourmelen et coll. 2007). Elle constitue la seconde cause de consultation chez

le médecin et est responsable de nombreux arrêts de travail prolongés en France (Genêt et

coll. 2002) comme aux Etats-Unis (Andersson 1999). En France, chaque année, 111 000


8

arrêts de travail d’une durée moyenne de 33 jours (soit 3,5 millions de journées de travail

perdues) sont directement liés à la lombalgie. Les formes chroniques représentent 6 à 8% des

lombalgies et occasionnent plus de 80% des dépenses médicales directes ou indirectes (Véron

et coll. 2008 ; Genêt et coll. 2002). Il est également établi que les chances de reprise du travail

diminuent avec la prolongation de l’arrêt de travail. Ainsi, 30% environ des patients

reprennent le travail après un an d’arrêt, alors que les chances de reprise sont quasiment nulles

après deux années d’arrêts de travail continus (Rossignol et coll. 1988).

Dès le milieu des années 1990, la lombalgie figure au 3ème

rang des affections motivant

l’entrée en invalidité avec 2,4% des admissions annuelles (Mälkiä et Ljunggren 1996). Ceci

place le traitement ainsi que la prévention de la lombalgie comme un enjeu majeur de santé

publique (Olivier et coll. 2008), tant par les conséquences sociales (isolement, diminution de

la qualité de vie) que professionnelles (absentéisme, invalidité) (Véron et coll. 2008) de cette

affection.

La lombalgie peut être considérée comme une maladie bénigne, guérissant à 90% en moins de

trois mois, seule la chronicité en constitue la gravité. Elle peut avoir un retentissement majeur

sur l’individu dans sa vie professionnelle, familiale et personnelle (Poiraudeau et coll. 2004).

L’implication psychologique n’est pas absente, les antécédents personnels du patient tels que

son état de dépression latente ou vraie et son comportement par rapport aux phénomènes

douloureux et aux problèmes de santé, s’ajoutent aux facteurs déjà cités (Vanvelcenaher

2003). Ainsi, la lombalgie comporte de multiples facettes dont l’appréciation est d’autant plus

difficile qu’elle est pauvre en signes physiques, et riche en plaintes douloureuses.

La Lombalgie Anatomie fonctionnelle du tronc

9

2. Anatomie fonctionnelle du tronc

2.1. La colonne vertébrale

La colonne vertébrale est un système haubané relié à une longue tige osseuse flexible

composée de 24 vertèbres mobiles et de 9 vertèbres fusionnées. Les vertèbres sont de formes

hybrides, c'est-à-dire construites sur le même schéma mais de formes et de tailles différentes.

La partie mobile de la colonne vertébrale s’articule par l’intermédiaire de disques

intervertébraux et d’apophyses articulaires supérieures et inférieures (Figure 1).

Figure 1 : Disque intervertébral (d’après Calais-

Germain 1991).

Pour supporter le poids du tronc et résister aux contraintes de pressions, le rachis présente 3

courbures dans le plan sagittal : lordose cervicale, cyphose dorsale et lordose lombaire (Figure

2).

Figure 2 : Courbures du rachis, 1-courbure

sacrale, 2-courbure lombale (lordose), 3-courbure

dorsale (cyphose), 4-courbure cervicale (lordose).

(d’après Kapandji 2007).


10

A chaque étage de la colonne vertébrale, les vertèbres ont un corps vertébral ou un arc

postérieur différent de l’étage suivant ou précédent. Cependant, même si les vertèbres

possèdent des reliefs singuliers et d’autres communs, on peut rassembler leurs caractéristiques

dans une vertèbre type (Figure 3), qui présente deux parties principales : le corps vertébral

dans la partie antérieure, partie la plus massive de la vertèbre ; et l’arc postérieur situé en

arrière a une forme de demi-cercle concave vers l’avant. Ces deux parties encerclent un

espace, le canal vertébral, permettant le passage de la moelle épinière.

Processus transverse

Processus épineux

Processus articulaire

Corps

vertébral

Figure 3 : La vertèbre type (d’après Calais-

Germain 1991).

2.1.1. Le rachis lombaire

Situé entre le pelvis et le rachis dorsal, le rachis lombaire s’articule avec le sacrum en bas et

supporte le rachis dorsal ainsi que cervical. De ce fait, il est celui qui supporte le poids du

tronc. Le rachis lombaire est constitué de cinq vertèbres lombaires (L1 à L5). Vu de face, il

est rectiligne avec une largeur des corps vertébraux et des processus transverses croissante de

L1 à L5 (Figure 4). Le corps vertébral des vertèbres lombaires est plus massif et large que

celui des autres vertèbres pour pouvoir résister au poids du tronc. Le processus épineux est

très massif et de forme rectangulaire. Les processus transverses sont longs et servent de

fixation aux différents muscles du dos. Les processus articulaires dépassent en haut et en bas

le corps vertébral lorsqu’on regarde la vertèbre de dos. Les facettes articulaires supérieures et

inférieures correspondent à celles des vertèbres voisines et s’emboîtent d’étage en étage. Cela

permet de limiter presque entièrement les mouvements de rotation au niveau de l’étage


11

lombaire. Les processus articulaires servent de liaison et de stabilisation avec la vertèbre

supérieure.

Figure 4 : Le rachis lombaire (d’après Kapandji

2007).

Le rachis lombaire repose sur le sacrum qui lui-même est enserré par les deux os iliaques. Il

est de forme pyramidale et est constitué de la soudure des cinq vertèbres sacrées. Sa face

supérieure représente la base de la pyramide et présente un promontoire sacré. Sa partie

inférieure en forme de pointe (l’apex) s’articule avec un petit os, le coccyx. Le plateau sacré,

centre de la face supérieure du sacrum, s’articule avec la cinquième vertèbre lombaire par

l’intermédiaire d’un disque vertébral. Le plateau sacré est légèrement incliné vers l’avant

(environ 40° par rapport à l’horizontale), ainsi, le poids du corps appuyant sur L5 et reposant

sur le plateau sacré se répartit verticalement. Ce poids a une deuxième composante qui tend à

faire glisser la vertèbre L5 vers l’avant. Ce sont les processus articulaires de L5 venant en

butée sur l’arrière qui permettent de tenir l’ensemble lorsque le plateau sacré est très incliné.

2.1.2. Le disque intervertébral

Le disque intervertébral est composé de deux parties (Figure 5). La partie périphérique,

annulus fibrosus, a une consistance très ferme et est constituée de lamelles concentriques de

fibrocartilage. L’orientation de ses fibres est oblique et en opposition d’une lamelle à l’autre

afin de lui assurer une forte résistance lors des mouvements de torsions. Le nucleus pulposus

constitue le centre du disque intervertébral. Il a l’aspect d’une bille de gélatine composée


12

presque entièrement d’eau (90%) qui correspond à l’amortisseur du disque. Il permet de

répartir les contraintes axiales dans l’anneau et de maintenir le disque en pression. Ainsi, le

disque résiste mieux aux mouvements de translation et de torsion. Ce système fonctionne

parfaitement s’il est étanche. Mais le disque intervertébral est fragile et tend à se détériorer

avec le temps s’il est sollicité dans certaines conditions mécaniques. Cette bille gélatineuse

repose sur une plaque cartilagineuse qui recouvre entièrement le plateau vertébral.

Figure 5 : Disque intervertébral (d’après Kapandji

2007).

Le disque est presque intégralement avasculaire et non innervé (sauf sur son tiers

périphérique). Dès lors, sa nutrition constitue un problème. Elle dépend des propriétés

thixotropiques (transformation en solutions de gels visqueux lorsqu’on les agite) des gels le

constituant. Cet effet thixotropique s’effectue lors des mouvements du tronc, i.e. de

charge/décharge, et les cycles de compression-étirement entre les plaques cartilagineuses et le

disque.

D’autres éléments sont également indissociables du rachis car ils interviennent dans la

stabilité et la mobilité du tronc : les facettes articulaires postérieures ainsi que le système

ligamentaire et musculaire rachidien et sous-pelvien. Les facettes articulaires postérieures, par

leur orientation, favorisent les différents mouvements du tronc (flexion, extension et

inclinaison) tout en limitant les rotations. Le système ligamentaire et musculaire quant à lui,

gère l’amplitude globale de mouvement du tronc. En effet, l’extensibilité musculo-tendineuse


13

du tronc et des membres inférieurs permet l’harmonie des mouvements du rachis lombaire

ainsi que des mouvements du bassin autour des hanches.

2.2. Amplitude articulaire du rachis lombaire

Quel que soit le mouvement considéré (flexion, extension, inclinaison latérale) (Figure 6), les

différents ligaments vont tour à tour être mis en tension ou être relâchés. Cependant, le rachis

étant considéré comme un empilement de segments rigides et fixes (les vertèbres) et de parties

mobiles (les disques intervertébraux), les différents mouvements s’additionnent, ce qui donne

une grande amplitude de mouvement au final. Cette mobilité n’est pas la même selon la forme

des vertèbres, elle est donc différente selon la région du rachis étudiée.

Au niveau du rachis lombaire, l’amplitude de mouvement diminue avec l’âge de l’individu. Il

est admis que bien que personnelles, les valeurs d’amplitude maximales pour le rachis

lombaire sont de 30° pour l’extension et de 40° pour la flexion (Figure 6b). La partie la plus

mobile du rachis lombaire (amplitude maximum de flexion-extension) se situe au niveau L4-

L5. L’amplitude de l’inclinaison latérale est également variable selon les individus et diminue

avec l’âge (Figure 6a). En moyenne, elle est de 20 à 30° de chaque côté. L’amplitude

maximum de l’inclinaison lombaire se situe entre L4-L5. L’amplitude de rotation au niveau

du rachis lombaire est limitée à 5° de chaque côté en rotation totale, ce qui implique une

rotation moyenne de 1° pour chaque étage lombaire.

Les deux dernières vertèbres L4 et L5 sont maintenues sur le sacrum par l’intermédiaire des

ligaments ilio-lombaires. Ceux-ci sont composés de trois faisceaux. Les faisceaux supérieurs

et inférieurs s’attachent respectivement sur l’os iliaque (crête iliaque) et les processus

transverses des vertèbres L4 et L5. Le dernier faisceau part du processus transverse de L5 et

se termine à la fois sur l’os iliaque et sur le sacrum. Ces ligaments ilio-lombaires sont

puissants et limitent la mobilité de la charnière lombo-sacrée lors des mouvements de flexion,

d’extension ou d’inclinaison latérale.


14

Figure 6 : Amplitude du rachis lombaire en a -

inclinaison latérale et b - flexion, extension (d’après

Kapandji 2007).

2.3. Mécanique du rachis lombaire

Lors du mouvement de flexion (Figure 7a), la vertèbre de l’étage supérieur bascule vers

l’avant. Cela a pour conséquence de diminuer l’épaisseur de la partie antérieure du disque

intervertébral et de la pincer. Le nucleus pulposus est ainsi déplacé vers la partie postérieure

et exerce une pression sur les fibres de l’annulus fibrosus. Les lames, les processus épineux et

les processus articulaires s’écartent. Tous les ligaments situés dans le plan postérieur sont mis

en tension et limitent la flexion.

Lors du mouvement d’extension (Figure 7b), la vertèbre de l’étage supérieur bascule vers

l’arrière. Le disque intervertébral est pincé en arrière, repoussant le nucleus pulposus vers

l’avant. La limitation d’amplitude du mouvement d’extension est due au ligament vertébral

commun antérieur qui est mis en tension et aux différentes butées osseuses. Les lames se

rapprochent, les processus épineux entrent en contact tandis que les processus articulaires

s’engagent plus profondément et sont même en compression.

Lors du mouvement d’inclinaison latérale (Figure 7c), la vertèbre de l’étage supérieur bascule

sur le côté de l’inclinaison. Le disque intervertébral se pince du côté de l’inclinaison et

repousse le nucleus pulposus sur le côté opposé. Du côté de l’inclinaison, les ligaments

notamment le ligament jaune et le ligament intertransversaire sont détendus, les processus

transversaires se rapprochent et les processus articulaires glissent l’un sur l’autre. Du côté

opposé, l’inverse se produit.

a b


15

Figure 7 : a- Mouvement de flexion vertébral ; b- Mouvement d’extension vertébral ; c- Mouvement

d’inclinaison latérale (d’après Calais-Germain 2005).

Lors du mouvement de rotation (Figure 8), les fibres du disque intervertébral sont en torsion.

Les fibres composant l’annulus fibrosus se croisant d’une couche sur l’autre, le mouvement

de rotation entraîne au niveau du disque une mise en tension d’une couche sur deux et une

diminution de la hauteur du disque. Il y a donc une compression du nucleus pulposus. Dans ce

cas, même si l’amplitude de mouvement est faible à cause des butées osseuses, tous les

ligaments sont en tension.

Figure 8 : Mouvement de rotation : le mouvement

de rotation (a) entraîne une mise en tension des

fibres et une diminution de hauteur (b) (d’après

Calais-Germain 2005).

2.4. Les muscles du tronc

Les muscles du tronc exercent une action complexe. Ils initient un mouvement de flexion ou

d’extension du rachis, contrôlent l’amplitude et la vitesse du mouvement. Ils servent

également au maintien de la posture par l’ajustement du rachis face à la pesanteur, la marche

ou au port de charge, que celui-ci soit asymétrique ou non. Il faut cependant souligner que si

les muscles extenseurs du rachis sont principalement dédiés à l’extension du tronc, les

muscles fléchisseurs sont quant à eux, à la fois fléchisseurs de la hanche, moteur du rachis

lombaire et de la mécanique ventilatoire. Même s’il apparaît arbitraire d’opposer les muscles

a

b

a b c


16

fléchisseurs du tronc aux extenseurs, dans cette étude, nous ne considèrerons ces deux

groupes musculaires que pour dans leur fonction de fléchisseurs et extenseurs du rachis.

2.4.1. Les muscles de la paroi abdominale

Le muscle le plus antérieur et le plus superficiel est le grand droit de l’abdomen (rectus

abdominis) (Figure 9). Il est composé de deux bandes musculaires tendues de part et d’autre

de la ligne médiane (ligne blanche). Il s’étend verticalement des arcs et cartilages costaux des

côtes 5, 6 et 7 ainsi que de l’appendice xiphoïde jusqu’au pubis sur la symphyse pubienne. Il

est entrecoupé d’intersections tendineuses lui donnant sa forme particulière lorsqu’il est

contracté.

Le transverse de l’abdomen (transversus abdominis) est le plus profond des trois muscles

antéro-latéraux de l’abdomen (Figure 9). Tendu horizontalement, ce muscle s’étend entre les

processus transverses des vertèbres lombaires, la crête iliaque, les dernières côtes et la

symphyse pubienne. C’est un muscle en deux parties qui se rejoignent sur la ligne blanche en

passant sous les fibres du grand droit de l’abdomen.

Figure 9 : Grand droit de l’abdoment et transverse

de l’abdomen (d’après Kapandji 2007).

L’oblique interne de l’abdomen (obliquus internus abdominis) est le muscle intermédiaire des

muscles antéro-latéraux (Figure 10a). Ses fibres musculaires sont tendues obliquement de bas

en haut et de l’extérieur vers l’intérieur. Elles s’étendent de l’épine iliaque aux côtes 11 et 12.

Ses fibres aponévrotiques s’attachent sur la symphyse pubienne, le dixième cartilage costal et


17

l’appendice xiphoïde. Sur l’avant, ses fibres aponévrotiques s’attachent au niveau de la ligne

blanche avec les fibres du muscle oblique interne de l’abdomen opposé.

L’oblique externe de l’abdomen (obliquus externus abdominis) constitue le muscle le plus

superficiel des muscles antéro-latéraux (Figure 10b). Ses fibres musculaires sont tendues

obliquement de haut en bas et de l’extérieur vers l’intérieur, et s’étendent des 7 dernières

côtes à la crête iliaque. Les deux faisceaux de fibres aponévrotiques se rejoignent au niveau

de la ligne blanche et sont étendus entre l’appendice xiphoïde et le pubis.

Figure 10 : a- Oblique interne ; b- Oblique externe (d’après Kapandji 2007).

2.4.2. Les muscles latéro-vertébraux lombaires

Ils sont aux nombres de deux. Le psoas (psoas) est un muscle long qui s’étend entre les

processus transverses et les disques intervertébraux des vertèbres D12 à L5 jusqu’au petit

trochanter du fémur (Figure 11a). Le carré des lombes (quadratus lumborum) s’attache entre

la dernière côte, les processus transverses des cinq vertèbres lombaires et la crête iliaque.

Lorsque le bassin est fixe, ils permettent l’inclinaison homolatérale. Le psoas provoque en

plus, une rotation du tronc du côté controlatéral (Figure 11b).

a b


18

a b

Figure 11 : a - Psoas et b - Carré des lombes

(d’après Calais-Germain 2005).

2.4.3. Les muscles postérieurs du tronc

Ils sont disposés en plusieurs couches. Les muscles les plus profonds sont principalement des

muscles intersegmentaires courts (Figure 12), ils s’insèrent sur deux vertèbres consécutives.

Les muscles intertransversaires (intertransversarii) vont d’un processus transverse à l’autre.

Ils permettent l’inclinaison latérale du rachis s’ils ne sont sollicités que d’un seul côté. Les

muscles interépineux (interspinalis) sont tendus d’une épine à la suivante. Ils provoquent

l’extension des vertèbres.

Figure 12 : Intertransversaire et interépineux

(d’après Calais-Germain 2005).

Les muscles transversaires épineux (multifidi) sont formés de quatre faisceaux qui partent tous

d’un même processus transverse (Figure 13). Les faisceaux les plus courts sont les fibres

laminaires. Elles s’attachent sur l’étage vertébral n+1 et n+2 au niveau des lames. Les deux

autres faisceaux s’attachent au niveau vertébral n+3 et n+4 sur les processus épineux. Les

fibres de ce muscle étant obliques, elles vont induire les mouvements d’extension, de rotation

et d’inclinaison latérale du rachis.


19

Figure 13 : Transversaire épineux. Les chiffres 1,

2, 3 et 4 correspondent aux 4 étages supérieurs où

s’attachent chacun des faisceaux du transversaire

épineux (d’après Calais-Germain 2005).

Le muscle longissimus thoracique (longissimus) et le muscle ilio-costal lombal (iliocostalis)

naissent d’une masse commune (Figure 14). Celle-ci est attachée par une épaisse couche

tendineuse sur le sacrum et sur la face postérieure des crêtes iliaques. Le muscle longissimus

thoracique est une longue bande musculaire qui se fixe sur les processus transverses des

vertèbres lombaires et dorsales jusqu’à la face postérieure de la deuxième côte. Le muscle

ilio-costal lombal évolue en plusieurs faisceaux superposés allant de la masse commune

jusqu’aux cinq dernières vertèbres cervicales. La principale action de ces muscles est

l’extension du rachis mais ils ont également une action d’inclinaison latérale et de rotation

lorsqu’ils ne sont contractés que d’un seul côté.

Figure 14 : Longissimus thoracique (d’après

Kapandji 2007).

La Lombalgie Origine de la lombalgie

20

3. Origine de la lombalgie

La lombalgie et la douleur qu’elle engendre peuvent avoir plusieurs origines. Les muscles

spinaux peuvent être source de lombalgie. Bogduk (1980) a montré que des injections salines

hypertoniques dans ces muscles induisaient des lombalgies et des douleurs somatiques

localisées. Les muscles spinaux peuvent être affectés par des déchirures suite à un effort

important ou un étirement soudain. Des études menées chez les animaux ont montré que les

jonctions tendineuses cèdent lorsque les muscles sont étirés avec force (Garrett et coll. 1988).

Cette lésion peut entraîner une réponse inflammatoire pouvant être source de douleur. Ces

lésions pourraient résulter de la combinaison des mouvements de flexion et de rotation du

tronc.

Le « déséquilibre musculaire » (Jull et Janda 1987) est également supposé engendrer une

douleur. Dans le cas du rachis lombaire, c’est le déséquilibre entre les fléchisseurs et les

extenseurs du tronc, exprimé par le ratio Fléchisseurs/Extenseurs (F/E), qui serait mis en

cause (Dvir et Keating 2003 ; Newton et coll. 1993). Cependant, aucune étude ne semble

s’accorder sur un ratio F/E unique, quelle que soit la population considérée (saine vs.

lombalgique) (Dervišević et coll. 2007 ; Drapala et Trzaskoma 2006 ; Hultman et coll. 1993).

Certains auteurs rapportent des ratios de 0,75 pour les sujets sains, et supérieurs à 1 pour les

lombalgiques chroniques (Dvir et Keating 2003 ; Newton et coll. 1993), alors que d’autres

montrent des valeurs variant de 0,36 à 0,43 pour ces deux populations (Hultman et coll.

1993), ou fluctuant entre 0,54 et 0,64 (Dervišević et coll. 2007).

L’entorse ligamentaire, particulièrement au niveau du ligament interépineux, peut également

être une source de lombalgie. Feinstein et coll. (1954) ont montré que la stimulation

expérimentale par injections salines hypertoniques dans le ligament interépineux engendrait

une lombalgie avec une douleur projetée dans les extrémités inférieures. Cependant, Wik

(1995) a montré que l’anesthésie de ce ligament interépineux n’a soulagé la douleur que pour

La Lombalgie Origine de la lombalgie

21

10 patients sur une cohorte de 230. L’entorse de ce ligament n’est donc pas un facteur

déterminant de la douleur ressentie par le sujet lombalgique chronique.

Les disques intervertébraux étant innervés (Yoshizawa et coll. 1980), ils sont également une

source potentielle de lombalgie. Des expériences menées soit par injection d’une solution

saline dans le nucleus pulposus (Bogduk et coll. 1995) ou par stimulation thermique de

l’annulus fibrosus (O’Neill et coll. 2002), ont démontré que la douleur engendrée peut être

ressentie dans la fesse ou la partie postérieure de la cuisse. Ces expériences montrent que les

disques vertébraux et plus particulièrement lombaires peuvent être responsables de douleurs

somatiques correspondant aux douleurs du patient lombalgique.

La Lombalgie Prise en charge de la lombalgie

22

4. Prise en charge de la lombalgie

4.1. Le syndrome de déconditionnement

L’étude de Mayer et coll. (1985) a décrit la lombalgie chronique comme étant un syndrome de

déconditionnement, résultant d’une somme de facteurs agissant sur la personne :

l’immobilisation due à la douleur, l’inactivité croissante, les lésions des tissus mous et la

douleur. Ce syndrome de déconditionnement se traduit le plus souvent par une diminution des

activités quotidiennes principalement liée à cette douleur permanente ou déclenchée par le

mouvement. La limitation fonctionnelle ajoutée à la peur de se faire mal est le centre du

problème (Tait et coll. 1990). Parmi les causes physiques, et en particulier au niveau du tronc,

l’insuffisance musculaire paravertébrale et abdominale joue un rôle important mais non

exclusif (Kong et coll. 1996 ; Kerkour et Meier 1994).

Ce syndrome que la lombalgie chronique engendre, provoque un déconditionnement à l’effort

qui entraîne une diminution des capacités physiques initiales. Cette désadaptation survient

après plusieurs semaines d’inactivité (Olivier et coll. 2008). On note principalement une perte

de la flexibilité, qui se traduit par une hypo-extensibilité musculotendineuse, notamment au

niveau des muscles (ischio-jambiers), et des capacités musculaires en endurance et en force

des muscles fléchisseurs et extenseurs du tronc (Bibré et coll. 1997).

Le manque d’activité quotidienne engendré par les souffrances lombaires peut entraîner une

baisse de l’aptitude aérobie, une atrophie des différentes fibres musculaires au niveau des

muscles multifidi (Jowett et coll. 1975) et une diminution de la musculature des parois

antérieure et postérieure du tronc (Nachemson et Lindh 1969). Les muscles extenseurs du

tronc sont normalement plus puissants que les fléchisseurs (Andersson et coll. 1988). Ce sont

majoritairement des muscles posturaux pour les muscles du plan profond ainsi que de

puissants stabilisateurs du tronc pour les muscles superficiels. La littérature montre que dans

cette pathologie, les muscles extenseurs du tronc perdent beaucoup plus de force que les


23

fléchisseurs surtout aux vitesses rapides correspondant aux vitesses gestuelles quotidiennes

(Newton et coll. 1993 ; Mayer et coll. 1985). L’étude de Lavignolle et coll. (1989) réalisée

dans des conditions isométriques et isocinétiques confirme ces résultats. La force évaluée

dans des conditions isométriques, sur 125 patients lombalgiques, montrait une diminution de

20% pour les muscles fléchisseurs et de 40% pour les muscles extenseurs du tronc par rapport

à des sujets sains. L’évaluation isocinétique révélait, quant à elle, une diminution de la force

de 48% à la vitesse angulaire de 120°/s. Lee et coll. (1999) confirment l’existence d’une

différence significative entre la force développée chez le sujet sain et celle produite par le

patient souffrant de lombalgie pour les muscles fléchisseurs et extenseurs du tronc. Les

auteurs concluent que ce déséquilibre est prédictif de l’apparition ultérieure d’une lombalgie.

En fait, cette différence entre les sujets sains et lombalgiques représente plutôt un facteur de

risque pour le sujet présentant un déséquilibre de la force des muscles du tronc. Cependant,

outre le paramètre de force, il faut également en considérer d’autres qui sont liés à la vie

quotidienne. La contraction musculaire peut être perturbée par la répétition d’un geste, la

fatigabilité, les accélérations brusques ainsi que le retard de contraction de certains muscles

stabilisateurs. Wilder et coll. (1996) ont montré que dans une situation de port de charge

soudain comme lorsque l’on rattrape un colis qui nous échappe, le temps de réaction des

muscles concernés était allongé par plusieurs facteurs : la fatigue mais surtout la présence ou

non d’une lombalgie. Dans cette situation, il est aisé de comprendre qu’une tâche bien

exécutée est mieux tolérée par le rachis qu’une autre réalisée sans apprentissage ou sur une

musculature fatiguée. Richardson et coll (1999) ont grâce à l’imagerie statique ainsi que

l’électromyographie, montré que les muscles extenseurs touchés principalement par la

lombalgie sont les stabilisateurs du tronc et notamment les muscles transversus abdomini

ainsi que le multifidus.


24

Sur le plan fonctionnel, c’est la perte de l’endurance qui est marquante, car elle va entraîner

une augmentation de la douleur lors de la reprise d’activité et une crainte des douleurs

provoquées lors des mouvements du dos (Kishino et coll. 1985).

A ce déconditionnement physique, s’ajoute une désocialisation progressive. En plus de l’arrêt

de travail provoquant une perte d’identité professionnelle, la grande majorité des sujets

lombalgiques évoque aussi un arrêt des activités de loisirs provoquant une perte de contact

avec l’entourage, ainsi qu’une diminution de leur qualité de vie (Polatin et coll. 1993).

4.2. Les différents types de prise en charge

4.2.1. Le repos général

La plupart des méthodes de rééducation proposées aux patients souffrant de lombalgie sont

fondées sur la prise en charge d’un symptôme. Le traitement de la douleur est le plus souvent

le point central du problème. Lors de la prise en charge d’une lombalgique chronique, on

assiste à la mise en place d’un traitement physique inspiré de celui proposé à la phase aiguë.

Ainsi, le repos est fortement conseillé, l’économie des mouvements impliquant une mise en

jeu du rachis est recommandée et les médications sont maintenues. Ce traitement médical

représenté par les antalgiques et les anti-inflammatoires ne semble justifié que dans le cas de

lombosciatique ou pendant une phase aiguë. A l’état chronique, leur efficacité est incertaine

(Poiraudeau et coll. 2004 ; Deyo 1983). Il est maintenant admis que le repos général et

l’alitement prolongé ne sont plus recommandés comme moyen thérapeutique. Les

conséquences sur le plan physique au-delà de quatre jours sont importantes avec un risque de

pérennisation de la symptomatologie (Rozenberg et coll. 2002 ; Deyo et coll. 1986). On peut

supposer que les conséquences d’une immobilisation prolongée (désadaptation cardio-

vasculaire, perte de tonus musculaire) mises en avant par différents auteurs, sont applicables

et transposables aux patients souffrant de lombalgie chronique. De plus, Costill et coll. (1985)


25

ont montré, sur des sportifs, que l’alitement entraînait des complications par la suite, telle que

la diminution de la force du tronc.

4.2.2. Les traitements physiques

Les différents traitements physiques tels que la massokinésithérapie, l’acupuncture, la

balnéothérapie ou les manipulations vertébrales montrent une efficacité à court terme

intéressante mais leur efficacité à long terme reste discutée (Poiraudeau et coll. 2004 ;

Assendelft et coll. 2003 ; Cherkin et coll. 2003 ; Hoehler et coll. 1981). La physiothérapie est

reconnue comme sédative de la douleur, mais la sédation n’est bien souvent que temporaire,

ce qui pose un réel problème avec la lombalgie chronique (Ter Riet et coll. 1990). Les

manipulations vertébrales semblent être d’un intérêt controversé. Certaines études

reconnaissent leur efficacité à court terme (Hadler et coll. 1987 ; Nwuga 1982) mais leur

efficacité réelle à long terme sur les patients souffrant de lombalgie chronique semble absente

(Assendelft et coll. 2003 ; Shekelle et coll. 1992). Les techniques passives font partie

intégrante des prises en charge ayant pour point problématique la douleur, d’où sa

prescription courante lors des lombalgies chroniques. Cependant, de même que pour les autres

techniques, son effet sur la douleur est transitoire (Poiraudeau et coll. 2004).

Le traitement chirurgical est indiqué par la nature et la gravité potentielle de certaines

atteintes neurologiques, compliquant l’évolution d’une lomboradiculalgie (Nachemson 1993).

Il faut cependant notifier que le retentissement psychologique de la chirurgie dans la

lombalgie chronique est important et nécessite une prise en charge multidisciplinaire.


26

4.2.3. Les écoles du dos

Les écoles du dos ont constitué la première démarche active face à la lombalgie chronique.

Cette démarche mise en place fin à la fin des années 60 par Marianne Zachrisson-Forsell,

contenait déjà les lignes directrices des écoles du dos actuelles (Zachrisson-Forsell 1981) :

rendre le patient acteur de sa guérison, lui enseigner les causes de sa douleur et lui apprendre

les gestes et les postures adéquates. Les écoles du dos proposent un programme de

reconditionnement physique ainsi que l’apprentissage d’une nouvelle gestuelle physique

(Phélip 1991). Elles s’appuient sur des règles d’économie rachidienne et du dos

(Vanvelcenaher 2003) et ont surtout pour objectif la diminution de la fréquence des récidives

douloureuses, de l’absentéisme professionnel et de la dépendance du patient vis à vis de sa

douleur (Masquelier 1991). Les écoles du dos réalisent des programmes de 3 jours à 1

semaine associant une information sommaire concernant les notions élémentaires d’anatomie,

de biomécanique, de pathologie mécanique du rachis et la réalisation d’exercices musculaires

simples (Poiraudeau 2004 ; Revel 1995). Les résultats de ces écoles sont décrits comme

positifs sur le court terme (Vanvelcenaher 2003 ; Grardel et coll. 1991) mais ayant tendance à

s’effacer sur le long terme (Daltroy et coll. 1997 ; Versloot et coll. 1992).

4.2.4. Le programme de restauration fonctionnelle du rachis

Le programme de restauration fonctionnelle du rachis (RFR) fondé sur le traitement du

syndrome de déconditionnement (Vanvelcenaher et Vanhee, 1995), fait partie de l’arsenal

thérapeutique conventionnel de la prise en charge des lombalgies chroniques (Poiraudeau et

coll. 1999 ; Mayer et coll. 1985). Ces programmes de réentraînement à l’effort abordent le

traitement de la lombalgie chronique de manière différente des écoles du dos, des techniques

passives ou de la physiothérapie. En effet, l’expertise de chacun des intervenants impliqués

dans la prise en charge multidisciplinaire du patient lombalgique chronique et du programme


27

de réentraînement à l’effort est mise en commun afin de lutter contre la sédentarisation des

patients et ainsi, faciliter la reprise du travail (Véron et coll. 2008). La douleur n’est jamais le

critère principal d’efficacité de ces programmes car la réduction de la douleur ne semble pas

être un facteur prédictif de retour au travail (Bontoux et coll. 2004). Les exercices des

établissements proposant les programmes de restauration fonctionnelle comprennent toujours

pour la partie réentraînement physique, des étirements, un renforcement musculaire et un

travail de l’aptitude aérobie (Poiraudeau et coll. 2004). Le programme de réentraînement

physique est fondé sur une première évaluation du patient lors de son inclusion dans le

protocole RFR. Ce premier bilan permet de renseigner les intervenants ainsi que les patients

sur plusieurs paramètres : la perception de la douleur, la flexibilité lombo-pelvi-fémorale et

les aptitudes musculaires (Vanvelcenaher 2003). Un second bilan est parfois mis en place lors

de séjour long (5 semaines) dans l’établissement. A la sortie du patient, un dernier bilan est

effectué. Celui-ci fournit des renseignements sur l’évolution finale de l’état du patient et

constitue un point de départ pour le suivi futur et les visites ultérieures dans l’établissement.

La Lombalgie Evaluation de la force musculaire

28

5. Evaluation de la force musculaire du sujet lombalgique

L’évaluation de la force musculaire peut être réalisée à partir de contraction isométrique, (au

cours de laquelle il n’y a pas de déplacement des points d’insertions des muscles concernés),

ou à partir de contraction dynamique lors d’un rapprochement (travail concentrique) ou un

éloignement des leviers (travail excentrique).

5.1. L’évaluation musculaire isométrique

L’évaluation isométrique des muscles du tronc, est principalement réalisée par 2 types de

mesure : les tests de Biering-Sørensen pour les extenseurs du tronc (Biering-Sørensen 1984)

et de Ito pour les fléchisseurs du tronc (Ito et coll. 1996). Au cours de ces évaluations, le

temps de maintien d’une posture est enregistré, les critères d’arrêt du chronomètre étant soit

l’épuisement musculaire, soit la douleur.

Ces deux évaluations de la force musculaire isométrique 1) demandent peu de matériel, 2)

sont peu coûteuses et 3) sont faciles à mettre en œuvre chez le lombalgique. Elles permettent

un bon suivi des progrès réalisés lors du programme de restauration fonctionnelle du rachis

(Ito et coll. 1996 ; Hultman et coll. 1993 ; Biering-Sørensen 1984). Le Biering-Sørensen, par

exemple, rapporte un élément sur l'endurance des muscles paravertébraux, notamment le

multifidus et l’ilio-costal (Flicker et coll. 1993). Ito et coll. (1996) ont montré que les

consignes simples permettent une compréhension facile de l’exercice à réaliser et que les

différents tests sont vécus par la personne souffrant de lombalgie chronique comme étant non

agressifs, donc pratiqués sans appréhension.

Les tests isométriques bien que facilement réalisables et permettant d’obtenir rapidement des

renseignements sur les groupes musculaires évalués, ne représentent pas la solution idéale

pour l’évaluation musculaire régulière du sujet. Ils restent limités dans la pertinence des

informations qu’ils fournissent sur les capacités musculaires du lombalgique. En effet, le


29

recrutement musculaire au cours d’une contraction isométrique n’est pas maximal dans cette

population (Mayer et coll. 1995). Ainsi, les évaluations isométriques pratiquées en centre

renseignent plus sur la résistance à la fatigue lors d’une contraction le plus souvent sous-

maximale, qu’ils ne fournissent une évaluation de la force musculaire. En outre, le degré de

motivation du patient est une limite importante car c’est lui qui déterminera la performance

réalisée. De plus, la standardisation (position, angle) n’est pas évidente à mettre en œuvre

entre les tests d’entrée et de sortie. En effet, les mesures effectuées sont trop éloignées des

conditions d’utilisation physiologique de la musculature du tronc (Codine et coll. 2001). Le

tronc étant à considérer comme un élément indissociable car fonctionnant dans un système

global, il faut des outils d’évaluation adaptés permettant des mesures concrètes et objectives.

Les appareils isocinétiques font partie de ces outils (Mayer et coll. 1985). Enfin, leur

utilisation est d’autant plus indiquée que la plupart des mouvements sportifs ou de la vie

quotidienne sont réalisés en dynamique.

5.2. L’évaluation dynamique de la force musculaire

5.2.1. L’évaluation iso-inertielle

L’évaluation musculaire dans des conditions iso-inertielles peut être réalisée soit avec des

appareils de musculation classique, et donc dans un environnement plus ou moins contrôlé,

soit par de soulever de caisses chargées. L’appareil de musculation permet de placer le sujet

dans une position standardisée. Après une familiarisation obligatoire avec l’appareil et le

mouvement, avec des charges sous-maximales, le patient doit réaliser plusieurs contractions

avec une augmentation de la charge après chaque essai réussi. La mesure s’arrête dès

l’apparition d’une sensation douloureuse ou lorsque les critères de réalisation ne sont plus

correctement respectés (compensation ou amplitude du mouvement réduite). La dernière

charge soulevée en respectant les critères de réussite correspond alors à la charge maximale


30

que le groupe musculaire sollicité peut soulever. Pour des raisons de sécurité, l’utilisation

d’appareils permettant de guider la masse à soulever est privilégiée.

L’évaluation dynamique avec le port de charge correspond d’avantage à une évaluation

fonctionnelle d’un système pluri-articulaire car elle sollicite dans un même mouvement les

membres supérieurs et inférieurs. Le PILE (Progressive Isoinertial Lifting Evaluation) est un

test américain (Mayer et coll. 1988). Son adaptation française correspond au test du Soulever

de Charges (TSC). Le TSC est fondé sur un cycle : saisir puis soulever une caisse lestée du

sol, la poser sur un plan horizontal situé à 75 cm du sol, puis reposer la caisse à son

emplacement de départ. Il faut réaliser 4 cycles en 20 secondes pour chaque caisse chargée.

L’incrémentation des charges est de 5 kg (à partir d’une charge minimale de 5 kg) pour les

hommes, alors qu’elle est de 2,5 kg pour les femmes (à partir d’une charge minimale de 2,5

kg) après chaque essai réussi. L’épreuve s’arrête soit à la demande du patient ou lorsque le

temps est dépassé. Le PILE rajoute 2 critères d’arrêt du test : 1) lorsque le sujet a atteint une

quantité de charges additionnelles supérieure à 50% de sa masse corporelle, ou 2) si sa

fréquence cardiaque atteint plus de 80% de sa fréquence cardiaque maximale. Ces différentes

mesures mises en place au cours du programme de réentraînement du patient permettent de

quantifier la progression entre son inclusion et sa sortie.

5.2.2. L’évaluation isocinétique

5.2.2.1. Définition

Dans les années 60, Hislop et Perrine (1967) ont été parmi les premiers à décrire le concept

des appareils isocinétiques. Leur utilisation s’étend aussi bien au domaine sportif (Fry et coll.

1991; Sharp et coll. 1982) qu’à la rééducation (Pocholle et Codine 1998 ; Heuleu et coll.

1991). Leur fonctionnement repose sur le contrôle de la vitesse du levier sur lequel le segment

corporel étudié est attaché (Baltzopoulos et Brodie 1989 ; Osternig 1986). De fait, quand le


31

mouvement angulaire du segment corporel égalise ou dépasse la vitesse présélectionnée, le

dynamomètre produit une résistance de telle sorte que la vitesse angulaire reste constante.

Pour atteindre la vitesse présélectionnée, un délai temporel est nécessaire et la mesure du

couple articulaire n’intervient que lorsque cette vitesse est atteinte. Ainsi, les phases

d’accélération et de freinage du mouvement qui pourraient affecter les résultats, ne doivent

pas être prises en compte par le système de mesure isocinétique car elles ne correspondent pas

à des conditions isocinétiques et ne sont par conséquent pas interprétables (Chomiki et coll.

1998). Elles correspondent tout simplement à la mise en action du système de levier par le

sujet pour atteindre la vitesse désirée, et à l’arrivée en butée du levier en fin de mouvement

(Sapega et coll. 1982).

Les appareils isocinétiques permettent d’isoler l’action d’un groupe musculaire (Gülch 1994)

et de collecter des données quantifiables, offrant l’opportunité de réaliser dans des conditions

opératoires standardisées, une observation et une évaluation musculaire objectives, pertinentes

et quantitatives des capacités de force à développer (Kannus 1994). A leur début, les appareils

isocinétiques étaient équipés d’un programme informatique simple permettant de comparer

les données de chacun des côtés ainsi que le calcul : du travail total, de la puissance et de

l’endurance. Par la suite, diverses améliorations ont été ajoutés telles que le rétrocontrôle, la

correction de la gravité, les différents modes de contraction (concentrique, excentrique,

passif). L’ajout de modules d’évaluation permet au clinicien d’évaluer toutes les principales

articulations corporelles. L’isocinétisme est une méthode qui ne se substitue pas aux autres

techniques de rééducation conventionnelle (manuelles ou instrumentales) mais qui constitue

un moyen complémentaire parmi l’ensemble des techniques de rééducation disponibles

(Maurer et coll. 1999 ; Calmels et coll. 1986). Cependant, même si la contraction isocinétique

est éloignée des conditions d’utilisation physiologique des muscles (gestes quotidiens soumis

à des variations d’accélération), il semble intéressant lors de la rééducation, d’utiliser le


32

renforcement musculaire sur les appareils d’isocinétisme en complément d’un travail statique,

isotonique, et/ou à différentes vitesses de contraction (Codine et coll. 2001). L’intérêt

principal de l’évaluation isocinétique lors de l’évaluation de la force musculaire est qu’elle

donne un grand nombre de renseignements sur les performances dynamiques d’un groupe

musculaire telles que la force, le travail, l’explosivité et l’endurance (Kannus 1994).

L’asservissement du paramètre vitesse par la machine permet d’éviter des calculs difficiles et

approximatifs rencontrés dans d’autres formes d’exercices dynamiques, en particulier

d’éliminer les effets inertiels. Lors du réentraînement, la résistance variable permet de

travailler en sécurité. C’est l’avantage majeur. Il n’y a pas de mouvement retour à effectuer du

levier, cela évite les accidents lors des contractions excentriques (MacIntyre et coll. 1995).

Lors de la rééducation, les exercices proposés peuvent se situer dans la zone de force sous-

maximale ou non douloureuse, tout en travaillant sur l’amplitude totale du mouvement. De

plus, le mode passif permet une mobilisation musculaire dès les premiers temps de la prise en

charge (ou après la chirurgie) (Perrin 1993). Bref, l’exercice isocinétique permet de s’adapter

aux possibilités du sujet.

En théorie toutes les articulations majeures du corps humain peuvent être évaluées avec les

appareils isocinétiques. Cependant, les localisations les plus fréquentes sont le genou (Dvir et

David 1996 ; Kellis et Baltzopoulos 1996), l’épaule (Ellenbecker et Roetert 1999 ; Brox et

coll. 1995) et le tronc (Akebi et coll. 1998 ; Vézirian et coll. 1996).

Les membres inférieurs ont fait l’objet de multiples études en condition isocinétique.

L’expérience a permis d’améliorer les conditions d’expérimentation comme la prise en

compte des inerties dues aux masses des segments corporels et du levier (Winter et coll.

1981), ou l’importance du rétrocontrôle visuel pour augmenter les valeurs de la performance

(Campenella et coll. 2000).


33

La position au cours de l’évaluation doit être standardisée et décrite avec précision car un

changement de position d’une articulation au cours du mouvement (Miller et coll. 1997),

amène une modification des paramètres enregistrés. L’alignement entre l’axe de rotation du

dynamomètre et l’axe de l’articulation à étudier doit en théorie être presque parfait. Un défaut

d’alignement peut entraîner un biais dans le recueil des mesures (Deslandes et coll. 2008 ;

Greenfield et coll. 1990). Le coefficient de fiabilité et de reproductibilité des mesures

isocinétiques est supérieur à 0,8 aussi bien pour le membre supérieur (Greenfield et coll.

1990 ; Hageman et coll. 1988), que le membre inférieur (Kues et coll. 1992 ; Gross et coll.

1991 ; Harding et coll. 1988) ou le tronc (Grabiner et coll. 1990 ; Smidt et coll. 1980).

5.2.2.2. Evaluation isocinétique des muscles du tronc

Les études concernant le tronc dans des conditions isocinétiques sont nombreuses (Akebi et

coll. 1998 ; Luoto et coll. 1996 ; Vézirian et coll. 1996). Comme pour les mesures aux

niveaux des membres inférieurs (Herzog 1988 ; Winter et coll. 1981), les poids du dossier et

du tronc du sujet doivent être pris en compte lors de l’évaluation du couple. Vézirian et coll.

(1996) montrent que négliger l’effet de ces paramètres mécaniques conduit à surévaluer le

moment maximal d’environ 20% pour les fléchisseurs du tronc et à sous-évaluer d’environ

15% celui des extenseurs. Le ratio fléchisseurs-extenseurs du tronc après correction de la

gravité était alors de 50% supérieur aux valeurs de ratio obtenues sans correction de la

gravité.

La rééducation en condition isocinétique a pour but, comme toutes les autres techniques de

rééducation, de restaurer les performances musculaires antérieures. Pour cela, cette pratique

s’attache à redonner un gain d’amplitude pour le patient et à retrouver une souplesse des

muscles agonistes et antagonistes (Chan et Maffulli 1996). Le bilan isocinétique en fin de

programme de renforcement musculaire est un moyen d’évaluer les progrès effectués durant


34

les semaines passées dans le centre. Cette évaluation isocinétique est proposée dans certains

programmes de renforcement musculaire des extenseurs et fléchisseurs du tronc chez des

lombalgiques chroniques (Voisin et coll. 1994 ; Vanvelcenaher et coll. 1994). Cette

évaluation réalisée avec le système Liftask simule un mouvement de soulever de charge

(Figure 15). Les résultats montrent généralement que chez les sujets lombalgiques, les

muscles extenseurs sont les plus touchés, avec des différences significatives par rapport aux

sujets sains. La différence sur les pics de force entre des sujets masculins indemnes de

lombalgie et les patients est d’environ 50% quelque soit la vitesse étudiée (Kishino et coll.

1985). Cependant, ce mouvement fait intervenir toute la chaîne musculaire de l’individu et ne

permet pas de distinguer la part des membres inférieurs de celle du tronc.

Figure 15 : Outil isocinétique d’évaluation et

d’entraînement en simulation de soulever de

charges – Liftask (d’après Vanvelcenaher 2003).

Si on s’intéresse plus particulièrement à l’évaluation de la force des muscles fléchisseurs et

extenseurs du tronc, on s’aperçoit que le paramètre le plus utilisé pour caractériser ces

muscles est le moment maximal. Gremion et coll. (1996) ont d’ailleurs publié une base de

données portant sur l’analyse du moment maximal rapporté au poids corporel du sujet. Ces

auteurs montrent une variation de ce paramètre en fonction du sexe et de l’âge du sujet, mais

n’abordent pas l’évolution en fonction de la vitesse pour chaque groupe d’âge. Akebi et coll.

(1998) se sont intéressés à l’influence de la vitesse angulaire sur la variation du moment

maximal chez des sujets sains et lombalgiques chroniques, de sexe masculin et féminin. Cette

étude a révélé que le coefficient de variation du moment maximal était plus grand chez les


35

femmes que chez les hommes. Il était plus important chez les patients lombalgiques que les

sujets sains. Ces coefficients de variation pour une vitesse angulaire de 120°/s étaient

supérieurs à ceux obtenus pour une vitesse de 60°/s. Les différentes études portant sur la

mesure de la force du tronc n’ont pris en compte qu’une, deux, voire trois vitesses angulaires

(Schumacker et coll. 1999 ; Gremion et coll. 1996). Ces études ont permis de comparer le

moment des sujets sains à celui de sujets lombalgiques (Akebi et coll. 1998 ; Kerkbour et

Meier 1994), d’estimer le ratio extenseurs-fléchisseurs des muscles du tronc (Roques et coll.

2002 ; Gremion et coll. 1996), de quantifier l’effet de la douleur (Akebi et coll. 1998, Luoto et

coll. 1996). Aucune étude ne s’est cependant attachée à établir des relations entre le moment

et la vitesse angulaire pour les muscles du tronc alors que celles-ci sont largement

documentées pour le membre inférieur (Rahmani et coll. 1999 ; Arsac et coll. 1996 ; Seck et

coll. 1995 ; Harries et Bassey 1990).

Un objectif de ce travail (étude 1) a été d’évaluer les capacités des muscles fléchisseurs et

extenseurs du tronc chez le sujet sain à l’aide d’un appareil isocinétique, afin d’établir une

relation entre le moment et la vitesse pour ces deux groupes musculaires.

5.2.2.3. Evaluation iso-inertielle ou isocinétique des patients lombalgiques

Les tests dynamiques à charge constante n’autorisent pas le développement du moment

maximal du sujet sur toute l’amplitude du mouvement (Croisier 2002). De plus, la recherche

de la résistance maximale que l’individu peut soulever une seule fois (le 1-RM) par essais

successifs, entraîne une fatigue qui peut nuire à la validité des mesures obtenues (Merat

1988). Il est difficile de mesurer et contrôler la force développée pour différentes charges.

Cela rend la mesure imprécise lors de l’étude de la performance musculaire humaine (Sapega

1990).


36

Par opposition, l’utilisation de dynamomètre isocinétique dans l’évaluation des patients

lombalgiques offre l’opportunité de réaliser dans des conditions opératoires standardisées, une

observation et une évaluation musculaires objectives, pertinentes et quantitatives des capacités

de force à développer (Kannus 1994). La résistance variable offre l’avantage d’une évaluation

dans de bonnes conditions de sécurité lors du traitement de pathologie musculo-tendineuse

(Baltzopoulos et Brodie 1989 ; Timm 1988). La vitesse du mouvement peut être modifiée

pour s’adapter aux capacités du sujet ; par ailleurs la résistance de l’ergomètre est

proportionnelle aux différentes capacités musculaires pour chaque angle, car la force

musculaire n’est pas la même selon l’amplitude angulaire choisie (Huijing 1992). De plus, il

n’y a pas besoin de solliciter le muscle dans des conditions excentriques et donc

potentiellement traumatisantes pour revenir à la position de départ (MacIntyre et coll. 1995).

Un objectif de ce travail (étude 2) a porté sur l’évaluation, dans des conditions isocinétiques,

des muscles fléchisseurs et extenseurs du tronc chez le sujet lombalgique chronique à partir

des relations moment-vitesse et puissance-vitesse.

La Lombalgie Relations force-vitesse et puissance-vitesse

37

6. Les relations force-vitesse et puissance-vitesse

6.1. Au niveau du muscle isolé

Le système locomoteur humain met en jeu trois systèmes qui sont en interaction : un système

rigide (les os), un système servant de lien (les articulations) et un système mobilisateur (les

muscles). Le muscle est un tissu capable de générer une force et de la transmettre par

transformation d’une énergie chimique en énergie mécanique. Le but pour le muscle est de se

raccourcir (action concentrique) ou de s’opposer à son allongement (action excentrique). La

connaissance structurelle du muscle permet de comprendre ses propriétés mécaniques. La

myosine et l’actine constituent les protéines contractiles du muscle. L’organisation régulière

des filaments d’actine et de myosine en sarcomère puis en myofibrille renforce le caractère

contractile de la fibre musculaire. Le raccourcissement des fibres et le comportement

mécanique des ponts d’union sont expliqués par Huxley (1957) sous le nom de « théorie des

filaments glissants ». L’association en ponts d’union par glissement des filaments protéiques

d’actine et de myosine les uns par rapport aux autres provoque le raccourcissement des fibres.

Weber (1846) modélise les caractéristiques de la mécanique musculaire en assimilant le

muscle en contraction à un simple ressort. Par la suite, Hill (1922) associe à ce ressort un

élément visqueux en parallèle. Cependant, ce modèle n’est pas suffisant pour expliquer la

tension de repos importante constatée lorsque le muscle est soumis à un étirement élevé.

Modifié par Hill (1951), ce dernier propose un modèle à 3 composantes (Figure 16) : la

composante contractile (CC) modélise le générateur de la force musculaire, c’est à dire les

ponts d’union entre l’actine et la myosine ; la composante élastique série (CES) est composée

d’une partie active constituée des ponts actine-myosine et d’une partie passive localisée dans

les structures tendineuses du muscle ; la composante élastique parallèle (CEP) correspond aux

tissus conjonctifs et sarcolemme, soit à l’enveloppe du muscle.


38

Figure 16 : Modèle à trois composantes (d’après

Shorten 1987).

La force d’un groupe musculaire dépend de la longueur des muscles concernés. Cette

performance est expliquée par la relation force-longueur qui est construite en connectant les

points obtenus lors de contractions isométriques maximales à partir de différentes longueurs

de repos. Cette relation applicable à chaque muscle reflète le comportement mécanique des

fibres composant le muscle (Huijing 1992). Les pics de force (tension) développés sont

fonction du nombre de ponts d’unions créés entre les filaments d’actine et de myosine de la

fibre musculaire, ainsi que du degré de chevauchement de ces deux protéines contractiles. Ce

qui explique pourquoi, on a moins de force lorsqu’une articulation est en extension ou flexion

complète. Les chevauchements sont minimaux ou maximaux.

La forme de la courbe force-longueur s’explique à partir des résultats obtenus sur une fibre

isolée de grenouille (Gordon et coll. 1966). En accord avec les données ultérieures de Edman

et Reggiani (1987), ces auteurs ont montré qu’une longueur de sarcomère de 2,05 et 2,0 m

respectivement, correspond au maximum de ponts d’union entre les filaments d’actine et de

myosine. Lorsque l’on s’éloigne de cette longueur, le nombre de ponts d’union diminue et la

force produite n’est plus maximale. La composante contractile ou force active est une relation

de type parabolique où la force atteint un maximum à une longueur optimale L0 (Figure 17).

Cependant, la relation force-longueur croit à nouveau sur sa deuxième partie, c’est la

contribution de la composante élastique parallèle, une force passive s’ajoute donc à la force

active. Avant L0, c’est principalement la CC qui produit la force et après cette longueur

optimale, c’est la CEP qui influence la relation.


39

Figure 17 : Relation force-longueur globale (2) est

le résultat de la contribution de la composante

contractile (3) et de la composante élastique

parallèle (1) (d’après Goubel et Lensel-Corbeil

2003).

La force maximale que peut développer un muscle dépend aussi de la vitesse à laquelle il se

raccourcit. Lorsque la vitesse est proche de zéro, c’est presque une action isométrique,

induisant le développement d’une force maximale. Ensuite, lorsque la vitesse augmente, le

sarcomère se raccourcit plus vite, le cycle d’attachement et détachement des ponts d’actines et

de myosine est plus rapide. Cela implique qu’a chaque moment il y a moins de ponts créés et

donc moins de force produite (Huxley 1957). L’établissement d’une relation force-vitesse

permet d’estimer la vitesse maximum de raccourcissement d’un muscle. Cette relation

exprime le fait que la vitesse de raccourcissement du muscle est dépendante de la force

imposée. Cette relation de forme hyperbolique décroissante au niveau du muscle isolé, montre

que le couple force et vitesse s’ajuste selon le modèle de Hill (1938) pour former une relation

force-vitesse (Figure 18).

Figure 18 : Exemple de relations force-vitesse (trait

plein) et puissance-vitesse (pointillé) obtenues sur

du muscle isolé (d’après Jones et coll. 2005).

A vitesse nulle, le muscle produit un exercice isométrique, c’est la force maximale

isométrique (F0). De même, la vitesse de raccourcissement lors d’une charge nulle sera notée


40

V0. Ces deux paramètres caractéristiques peuvent être déduits de la relation force-vitesse et

modélisés sous la forme :

(F + a)(V + b) = (F0 + a)b = (V0 + b)a

La force F s’exprime en newton (N), la vitesse de contraction V en mètre par seconde (m/s),

les constantes a et b représentent respectivement, les dimensions d’une force et d’une vitesse.

La valeur a/F0 caractérise la courbure de la relation force-vitesse.

La puissance d’un muscle correspondant au produit de la force par la vitesse, elle peut être

calculée à partir de la relation force-vitesse. Entre F0 et V0, le produit de la force par la vitesse

détermine une relation polynomiale qui donne deux autres paramètres physiologiques, la

puissance maximale (Pmax) et la vitesse optimale (Vopt). C’est donc la valeur a/F0 de la relation

force-vitesse qui influencera directement les valeurs de Pmax et Vopt. Si le muscle montre une

courbure très incurvée pour la relation force-vitesse, la puissance développée sera faible.

La relation force-vitesse et par conséquent la relation puissance-vitesse sont influencées par

plusieurs facteurs. Le type de fibres composant le muscle est un premier facteur. Dès 1967,

Barany montre que l’activité ATPasique de la myosine influence la vitesse de

raccourcissement de la fibre musculaire et que cela doit être observable à la fois sur le muscle

entier et la fibre isolée. Les travaux de Brooke et Kaiser (1970) confirment ces idées et

démontrent, à partir de la coloration de l’ATPase myofibrillaire, qu’il existe 3 types de fibres

dans le muscle squelettique humain : I (lentes), IIa (intermédiaires), IIb (rapides), présentant

les mêmes relations force-vitesse et puissance-vitesse avec des paramètres de F0, V0, Pmax et

Vopt différents au niveau du muscle in-situ de ceux mesurés in-vivo (Figure 19).


41

Figure 19 : Exemple de relation force-vitesse,

puissance-vitesse pour des fibres de type I (triangle

et trait plein respectivement) et pour des fibres de

type IIb (rond et pointillés, respectivement)

(d’après Bottinelli et coll. 1996).

La vitesse de raccourcissement d’un muscle composé de fibres de type II est deux fois plus

élevée que celle d’un muscle composé de fibres de type I (Close 1964). Les fibres rapides

présentent une vitesse de raccourcissement à charge nulle 3 à 5 fois supérieure à celle des

fibres lentes (Barany 1967). V0 dépend également de la température ainsi que de la longueur

des sarcomères (Jones et coll. 2005 ; Minajeva et coll. 2002 ; Edman 1979).

6.2. Lors du mouvement d’extension

L’évaluation isocinétique d’un groupe musculaire permet d’obtenir plusieurs caractéristiques

fonctionnelles du sujet : les pics de moment et de puissance, le moment moyen, la puissance

moyenne absolues (en Nm pour les moments, et en W pour les puissances) ou relatives

(rapportées à la masse du sujet, Nm/kg). La littérature rapporte que le moment maximal est la

variable la plus précise, la plus fiable et la plus reproductible des valeurs mesurées lors d’un

mouvement isocinétique (Kannus 1992 ; Sapega 1990 ; Bemben et coll. 1988), Kannus (1994)

montre également que les autres variables pouvant être obtenues lors de l’exercice

isocinétique (la puissance, le travail…) sont aussi fiables que les données obtenues pour le pic

de moment. L’obtention de plusieurs pics de moment pour plusieurs vitesses angulaires

permet d’établir outre un bilan musculaire précis, une relation entre le moment et la vitesse

pour le groupe musculaire évalué, et ainsi compléter l’exploration diagnostique du sujet par

différentes variables musculaires.


42

Ces différents paramètres obtenus lors de la détermination des relations moment-vitesse et

puissance-vitesse au cours du mouvement isocinétique permettent de quantifier le niveau de

puissance qu’un groupe musculaire est capable de produire. En associant des mesures

isométriques et dynamiques lors d’un mouvement mono-articulaire, Thorstensson et coll.

(1976) tentent de décrire des relations moment-vitesse de forme hyperbolique (Figure 20).

Obtenues avec des sujets masculins devant réaliser une extension maximale du genou lors

d’une prise de mesure isométrique d’une part, et des mesures réalisées à différentes vitesses

dans des conditions isocinétiques d’autre part, ces mesures unissent deux modes d’activation

musculaire différents (Murphy et Wilson 1996). Si on ne s’intéresse qu’au mouvement réalisé

dans des conditions dynamiques, la relation observée n’est plus de forme hyperbolique mais

se rapproche d’une forme linéaire. Ce même type de comportement se retrouve dans

l’association de mesures réalisées dans des conditions isométriques ainsi qu’iso-inertielles

d’extension du genou (Tihanyi et coll. 1982). L’évaluation dynamique menée contre

différentes charges, montre une relation plutôt de forme linéaire entre le moment et la vitesse.

Figure 20 : Relation Moment-Vitesse lors de

contractions isocinétiques (d’après Thorstensson et

coll. 1976).

Depuis plusieurs années, différentes études ont montré des relations linéaires entre le moment

et la vitesse pour des mouvements mono-articulaires lors de contractions iso-inertielles

(Rahmani et coll. 1999) ou isocinétiques (Caiozzo et coll. 1981 ; Perrine et Edgerton 1978 ;

Thorstensson et coll. 1976). Cette forme linéaire de la relation a également été obtenue pour


43

des mouvements pluri-articulaires en condition iso-inertielle (Rahmani et coll. 2004 ;

Izquierdo et coll. 2002 ; Rahmani et coll. 2001 ; Seck et coll. 1995 ; Bosco et coll. 1995 ;

Vandewalle et coll. 1987) et isocinétique (McCartney et coll. 1983 ; Sargeant et coll. 1981).

Cette relation linéaire suit le même schéma que celle décrite par Hill, le moment diminue avec

l’augmentation de la vitesse. Elle permet de déterminer les mêmes paramètres musculaires : le

moment maximal isométrique théorique M0, qui correspond à l’intersection de la relation avec

l’axe de moment ainsi que la vitesse maximale de contraction pour une charge nulle V0,

correspondant à l’intersection de la relation avec l’axe de vitesse. Cette relation linéaire est de

type :

M = M0 . 1V

V0

Où M représente le moment mesuré en Newton-mètre (Nm) et V la vitesse préréglée pour les

appareils isocinétiques (en °/s).

La puissance est le résultat du produit entre le moment et la vitesse. La relation entre le

moment et la vitesse étant linéaire, cela induit une relation polynomiale du second degré entre

la puissance et la vitesse (Rambaud et coll. 2008 ; Rahmani et coll. 2001 ; Bosco et coll.

1995 ; Sargeant et coll. 1981) (Figure 21). Cette relation polynomiale coupe l’axe des

abscisses aux deux points caractéristiques de la relation force-vitesse (M0 et V0), la relation

puissance-vitesse est ainsi nulle pour ces valeurs. Entre ces deux valeurs, la courbe de

puissance-vitesse atteint une puissance maximale (Pmax) correspondant à une vitesse de

contraction optimale (Vopt).


44

Figure 21 : Exemple de relation Force-Vitesse

(losange) et Puissance-Vitesse (cercle) obtenues

durant un exercice d’extension de la jambe avec

(symboles noirs) et sans (symboles blancs) prise en

compte de l’inertie (d’après Rahmani et coll. 1999).

Les relations entre le moment et la vitesse obtenues in vivo lors de la contraction d’un système

pluri articulaire chez l’Humain, sont linéaires alors qu’elles sont hyperboliques pour le muscle

isolé. Plusieurs facteurs permettent d’expliquer cette différence. Que ce soit lors d’exercices

mono- ou pluri-articulaires, le mouvement n’est pas effectué par un seul muscle mais par un

ou plusieurs groupes musculaires, il est donc soumis à une variation des bras de levier et de

l’angle articulaire. De plus, le muscle humain in situ atteint des vitesses de contraction

moindres que lors de conditions in vitro. En relation avec l’influence de la composition en

fibres du muscle, il est possible d’influencer la relation moment-vitesse et notamment la pente

de la relation (Thorstensson et coll. 1976). En effet, la relation moment-vitesse et par

conséquent puissance-vitesse peut être modifiée avec un entraînement approprié. Caiozzo et

coll. (1981) montrent avec un entraînement sur un ergomètre isocinétique concernant les

extenseurs du genou qu’il est possible de faire varier cette relation moment-vitesse. Mais cette

relation peut également être modifiée avec un travail isométrique. Kaneko et coll. (1983) sur

les fléchisseurs du coude et Duchateau et Hainaut (1984) sur les adducteurs du pouce

montrent un gain des valeurs de F0, V0 et Pmax quel que soit le type d’entraînement des sujets,

isométrique ou dynamique. Les variations dans les paramètres musculaires obtenus peuvent

s’expliquer et être mis en relation avec la composition en fibres du groupe musculaire évalué.

Le muscle étant composé de fibres ayant différentes propriétés contractiles, Thorstensson et

coll. (1976) ont montré que la répartition des différents types de fibres dans le muscle


45

influence la pente de la relation moment-vitesse. Plus la pente est importante, plus M0 est

grand et plus V0 est faible indiquant que le muscle étudié contient un pourcentage de fibres

lentes (type I) important. Si la relation moment-vitesse se déplace vers la droite, c’est que le

muscle étudié est majoritairement constitué de fibres rapides, induisant des valeurs de F0, V0

et Pmax plus importantes (Tihanyi et coll. 1982). Ainsi, la composition en fibres du muscle

influencera la pente de la relation moment-vitesse et les paramètres qui y sont associés. La

bicyclette à courroie de distribution et volant d’inertie a été utilisée pour montrer que

différentes populations de sportifs, les sprinters, les coureurs de demi fond et les coureurs de

100 km, qui demandent respectivement des caractéristiques de puissance et d’endurance

différentes n’obtiennent pas des valeurs de puissance maximale et de vitesse optimale

identiques. Les valeurs de Pmax et de Vopt des sprinteurs sont supérieures à celles des coureurs

de demi fond qui sont également supérieures à celle de coureurs de 100 km (Arsac et coll.

1995). Hautier et coll. (1996) ont confirmé l’idée que les paramètres musculaires obtenus avec

la relation puissance-vitesse sont influencés par le pourcentage de fibres rapides dans le

groupe musculaire considéré.

La Lombalgie Buts de l’étude

46

7. Buts de l’étude

Dans le domaine de la rééducation, les relations moment-vitesse et puissance-vitesse obtenues

lors du travail isocinétique sont bien documentées mais restent souvent limitées au membre

inférieur. Le premier objectif de ce travail a été de mettre en place un protocole d’évaluation

des muscles fléchisseurs et extenseurs du tronc dans des conditions isocinétiques afin 1)

d’établir des relations moment-vitesse et puissance-vitesse de ces groupes musculaires, et 2)

de décrire l’allure de ces relations.

Ce premier objectif atteint, ce protocole de mesure a ensuite été appliqué à des sujets

souffrant de lombalgie chronique pour 1) voir si les relations étaient influencées par la

pathologie puisque celle-ci touche les muscles du tronc et 2) comparer les capacités

musculaires des sujets lombalgiques à celles de sujets sains pour identifier le(s) paramètre(s)

musculaire(s) le(s) plus influencé(s) par la pathologie.

Enfin, une troisième étude avait pour but d’étudier l’intérêt de l’évaluation des relations

moment-vitesse et puissance-vitesse des muscles du tronc par rapport aux évaluations

classiques (Ito, Sorensen, 1-RM, Soulever de charge) dans le programme de renforcement

musculaire de trois semaines proposé au centre de l’Arche.

Etude 1

47

ETUDE 1

Relations moment-vitesse et puissance-

vitesse des muscles fléchisseurs et extenseurs du tronc

Mickaël Ripamonti, Denis Colin, Abderrahmane Rahmani (2008)

Torque–velocity and power–velocity relationships during isokinetic

trunk flexion and extension. Clinical Biomechanics, 23(5): 520-526.


Mise en place d’un protocole d’évaluation des muscles du tronc dans

des conditions isocinétiques.

XXVème

Congrès National Scientifique de la Société Française de

Médecine du Sport, Saint Etienne.

Etude 1 Introduction

48

1. Introduction

Depuis de nombreuses années, les appareils isocinétiques sont utilisés pour caractériser les

aptitudes musculaires des individus aussi bien dans le domaine sportif (Fry et coll. 1991) que

clinique (Pocholle et Codine 1998). Les relations moment-vitesse et puissance-vitesse

exploitées pour les membres inférieurs et supérieurs chez l’être humain lors de l’exercice

isocinétique (Valour et coll. 2003 ; Seck et coll. 1995), n’ont pas été établies pour les muscles

du tronc.

Ce type de relation présente un intérêt pour des patients en centre de rééducation et peut

s’avérer utile pour l’évaluation de leurs aptitudes physiques (force, vitesse, et donc puissance)

dans un environnement sécurisé. Par exemple, l’extrapolation à partir de ces relations du

moment maximal qu’un individu est capable de développer affranchit le clinicien d’une

évaluation de la force contre des résistances trop importantes. De plus, la comparaison des

relations pré- et post-rééducation est un moyen qui nous renseigne de manière fiable sur

l’efficacité du programme de renforcement musculaire. Enfin, les patients lombalgiques

constituent une population hétérogène en termes d’âge, de sexe, et de capacités physiques. La

description des relations moment-vitesse et puissance-vitesse devrait rendre possible

l’individualisation du suivi du patient car les données recueillies reflètent ses caractéristiques

musculaires.

Le but de cette étude est i) de montrer qu’il est possible d’établir des relations moment-vitesse

et puissance-vitesse pour les muscles fléchisseurs et extenseurs du tronc lors d’un exercice

isocinétique ; ii) d’établir les précautions à prendre pour que ces relations soient fiables et

représentatives des capacités musculaires d’un individu.

Etude 1 Matériels et méthodes

49

2. Matériels et méthodes

2.1. Sujets

Neuf sujets de sexe masculin (âge : 26 11 ans ; taille : 1,76 0,19 m ; masse corporelle : 75

15 kg) indemnes de lombalgie ou de problèmes au dos ont participé à cette étude. Après une

période de familiarisation avec l’appareil isocinétique utilisé le jour de l’évaluation et

quelques répétitions à vitesses rapides, un consentement éclairé est signé par le sujet et le

protocole expérimental expliqué.

2.2. Systèmes de mesure

Toutes les mesures isocinétiques sont effectuées sur l’ergomètre Biodex système 1 (model

900-240, Biodex Corporation, Shirley, NY, USA) (Figure 22) du Centre de rééducation et

réadaptation fonctionnelle de l’Arche. Elles sont ensuite enregistrées sur l’ordinateur relié au

système de mesure (PC 486 DX2, 66 Mhz) via une carte d’acquisition échantillonnée à une

fréquence de 100 Hz (Biodex Medical Systems Inc. X2151, Shirley, NY, USA).

Figure 22 : Dynamomètre isocinétique BIODEX système 1.


50

Le sujet est assis sur un fauteuil rembourré et articulé dont l’assise est stable et le dossier

mobile (Figure 23). Cette partie est asservie au moteur situé à la droite du sujet, qui lui-même

est relié au système informatique. Situé à la gauche du sujet, le moniteur permet un

rétrocontrôle visuel après l’achèvement de chaque série. En effet, chaque répétition étant

représentée par une couleur, cela permet de pouvoir discuter avec le sujet de son ressenti et de

repérer directement sur les courbes les différentes étapes de son effort.

Figure 23 : Module d’évaluation du tronc.

Le sujet est assis sur le fauteuil (Figure 24) de manière à ce que l’axe de rotation du dossier

soit au regard de la face postéro-externe de ses crêtes iliaques. Le dossier est pourvu de

coussins lombaire et thoracique ainsi que d’un appui-tête ajustable, permettant une installation

confortable du sujet. Le fauteuil est également muni de cale-pieds réglables en hauteur afin de

limiter l’utilisation des membres inférieurs. L’angle défini entre la cuisse et la jambe est de

15° par rapport à la ligne médiane de la cuisse (Smith et coll. 1985). Pour éviter toute

compensation, l’assise est dotée de deux sangles velcro au niveau des cuisses afin de


51

solidariser les membres inférieurs au fauteuil lors de la réalisation des différentes séries. Le

dossier est également pourvu de sangles ajustables, au niveau des épaules du sujet. Celles-ci

permettent de solidariser le tronc au dossier afin de limiter au maximum le décollement des

épaules lors des mouvements de flexion-extension. L’utilisation du module tronc pour

l’évaluation des muscles fléchisseurs et extenseurs du tronc permet de modéliser le tronc par

un segment corporel rigide, et la hanche par une liaison pivot. Nous émettons les hypothèses

qu’il ne doit pas y avoir d’enroulement au niveau de la colonne vertébrale, ou de manière

négligeable, et que les mouvements horizontaux du tronc sont négligeables. Pour cela, les

sujets tiennent les sangles avec leurs mains au niveau des épaules, sans croiser les bras, pour

former un bloc. Les bras ne doivent pas être en tension, la tête du sujet est droite et repose sur

l’appui tête.

Figure 24 : Position de départ du protocole isocinétique.


52

2.3. Protocole expérimental

Le protocole s’est déroulé en plusieurs temps. Le premier temps correspondait à une

explication du déroulement de l’expérimentation aux sujets. Lors de cette session, ceux-ci ont

pu se familiariser à l’appareillage et au mouvement à effectuer lors de l’évaluation. Un

consentement éclairé a également été signé à la fin de cette session.

La deuxième séance correspondait à la prise de mesure des muscles fléchisseurs du tronc. Elle

débutait par un échauffement standardisé composé de séries de flexions-extensions à 300, 200

et 150°/s. Chaque sujet a réalisé respectivement 20, 15 et 10 répétitions sous-maximales aux

différentes vitesses. Entre chacune de ces séries, le sujet respectait un repos de 3 minutes

minimum. L’évaluation des muscles fléchisseurs était réalisée 10 minutes après

l’échauffement. Les sujets devaient alors effectuer une série de flexions-extensions à 6

vitesses différentes (120, 105, 90, 75, 60 et 45°/s). Les flexions-extensions à chacune des

vitesses étaient espacées de 3 minutes de repos au minimum.

Le troisième temps d’expérimentation correspondait à l’évaluation des muscles extenseurs.

Cette session de mesure intervenant après un intervalle de 2 jours au maximum. Le protocole

appliqué était identique à celui des muscles fléchisseurs du tronc afin de comparer les deux

groupes musculaires dans les mêmes conditions.

Au cours des séries, seule la phase concentrique du groupe musculaire étudié était prise en

compte. La phase de retour excentrique s’effectuait sans effort à une vitesse angulaire fixée à

300°/s, ainsi le sujet n’avait pas d’effort à fournir et ne rencontrait aucune résistance. Deux

essais étant suffisants pour atteindre la performance maximale aux vitesses lentes (Mawdsley

et Knapik 1982), les sujets ont réalisé trois répétitions successives aux vitesses de 45, 60 et

75°/s. Aux vitesses « modérées » (90, 105, 120°/s), la performance étant améliorée après les 2

ou 3 premiers essais (Osternig 1986), les patients ont réalisé 5 essais successifs. Entre chaque

contraction, le sujet devait respecter un temps d’arrêt de 1 seconde afin d’éviter l’utilisation


53

de la phase excentrique précédant la contraction. Sur la figure 27 présentant un exemple des

courbes de moment et de vitesse angulaire au cours d’une série d’extensions du tronc, on peut

constater que pendant la phase de retour (flexion dans ce cas), le moment produit par le sujet

est nul, ce qui montre son relâchement total.

L’amplitude totale de travail angulaire était de 60°, avec un angle de départ de 90° entre le

tronc et le membre inférieur pour atteindre un angle final de 30° vers l’avant. Le protocole

devant être appliqué aux patients lombalgiques, cette amplitude de mouvement permet

d’éviter aux sujets de se retrouver dans une zone de travail pouvant occasionner des douleurs.

Le protocole d’évaluation débutait par les muscles fléchisseurs du tronc pour éviter aux sujets,

et plus particulièrement aux sujets lombalgiques, une trop grande appréhension de l’exercice à

réaliser. Des encouragements verbaux ont été lancés tout au long du test pour que les sujets

réalisent une contraction la plus rapide et la plus forte possible à chaque mouvement.

2.4. Acquisition des données

Pour éviter toute surestimation des mesures de force et obtenir des données fiables, le poids

du sujet ainsi que celui du bras de levier ont été déterminés avant l’évaluation. L’estimation

de ces poids était effectuée à partir d’une position standard du sujet, qui restait immobile et

relâché, grâce à une procédure automatique du système isocinétique. Les données étaient alors

enregistrées, échantillonnées à 100Hz via une carte interface (Biodex Medical Systems Inc.

X2151, Shirley, NY, USA). L’analyse des données n’a pas été réalisée à partir des données

fournies automatiquement par l’ergomètre isocinétique, mais à partir des valeurs instantanées

(valeurs brutes) récupérées dans le système de mesure. La phase de travail (phase active) au

cours de laquelle les sujets travaillaient réellement à la vitesse constante préréglée était alors

déterminée (Figure 25). La puissance instantanée était alors obtenue par calcul du produit de

la vitesse de mesure par le moment. Pour chaque vitesse, l’essai pour lequel le moment


54

maximal était le plus important était considéré comme le meilleur essai et était utilisé pour

l’analyse des données. Le moment maximal correspondant à cet essai ainsi que la puissance

calculée étaient alors recueillis pour tracer les relations moment-vitesse et puissance-vitesse.

Phase active

- 100

- 50

0

50

100

150

200

250

300

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Temps (ms)

Moment

Vitesse

Moment (Nm), Vitesse (°/s)

Figure 25 : Exemple d’évolution du moment (trait gras) et de la vitesse (trait fin) en fonction du temps au

cours d’une série d’extensions du tronc à 75°/s.

2.5. Relation moment-vitesse et puissance-vitesse

Les relations moment-vitesse angulaire et puissance-vitesse angulaire ont été tracées à partir

des six mesures réalisées aux vitesses préréglées. Pour les muscles fléchisseurs et extenseurs

du tronc, le moment pic (Mpic) et la puissance pic (Ppic) recueillis pour chaque vitesse

angulaire ont été utilisés pour tracer respectivement, les relations moment-vitesse et

puissance-vitesse.

La relation moment-vitesse a été définie par une relation linéaire. L’utilisation d’un modèle

non linéaire n’augmente pas significativement la valeur de corrélation de cette relation. Le

moment maximal isométrique (M0) et la vitesse maximale de contraction à vide (V0)

correspondant à l’intersection de la relation linéaire avec, respectivement, l’axe du moment et

de la vitesse ont été extrapolés à partir de l’équation de la régression. L’angle pour lequel le

moment maximal était atteint a également été identifié.


55

La relation puissance-vitesse a été décrite par une relation polynomiale du second ordre. A

partir de cette relation, la puissance maximale (Pmax) et la vitesse optimale (Vopt)

correspondante ont été extrapolées. Les valeurs de moment et de puissance ont été exprimées

par rapport à la masse corporelle de l’individu, soit, respectivement en Nm/kg et W/kg.

2.6. Analyse statistique

Les données sont présentées sous forme de moyenne et d’écart type (X (ET)). Toutes les

relations présentées ont été décrites par des régressions linéaires ou polynomiales, avec un

coefficient de corrélation (r) et un seuil de significativité (p). Ce seuil de significativité a été

fixé à p < 0,05. Une analyse ANOVA pour mesures répétées a été utilisée pour comparer les

angles auxquels les moments maximaux sont associés. Si une différence significative était

démontrée, un test a posteriori de Tukey était alors appliqué pour déterminer la ou les vitesses

pour lesquelles ces différences apparaissaient.

Etude 1 Résultats

56

3. Résultats

3.1. Données mécaniques

Les valeurs des moments maximaux (Mpic), des puissances maximales (Ppic) et des angles

pour lesquels ces valeurs sont obtenues aux différentes vitesses angulaires sont présentées

dans le tableau 1. Le moment pic intervient au début de la contraction musculaire pour les

muscles fléchisseurs (entre 70-80°) et extenseurs (entre 40-50°) du tronc. Quel que soit le

groupe musculaire considéré, plus la vitesse angulaire est faible et plus le moment maximal et

la puissance maximale sont obtenus précocement au cours de l’effort. Les angles

correspondant à chacune des vitesses angulaires ne sont pas significativement différents entre

deux vitesses consécutives sauf pour la vitesse de 120°/s qui est différentes d’avec la vitesse

de 105°/s pour les deux groupes musculaires.

Tableau 1 : Moment maximal (Mpic), puissance maximale (Ppic) et angle pour lequel les

valeurs maximales sont atteintes pour chaque vitesse angulaire. L’écart type est présenté

entre parenthèses.

Fléchisseurs Extenseurs

Vitesse angulaire (°/s)

Mpic (Nm/kg)

Ppic (W/kg)

Angle (°)

Mpic (Nm/kg)

Ppic (W/kg)

Angle (°)

120 1,9 (0,21) 4,1 (0,43) 69 (4) 3,3 (1,09) 7,1 (2,27) 50 (7)

105 2,3 (0,45) 4,3 (0,83) 73 (4) 4,3 (1,03) 7,8 (1,90) 46 (4)

90 2,4 (0,47) 3,9 (0,73) 76 (3) 4,6 (0,91) 6,9 (1,42) 44 (4)

75 2,5 (0,52) 3,3 (0,68) 79 (2) 4,7 (0,75) 5,9 (0,98) 41 (3)

60 2,6 (0,51) 2,7 (0,53) 81 (2) 4,8 (0,73) 4,8 (0,76) 39 (3)

45 2,8 (0,55) 2,2 (0,43) 83 (2) 4,6 (0,66) 3,6 (0,52) 38 (3)

Etude 1 Résultats

57

3.2. Les relations moment-vitesse angulaire

Cinq sujets n’ayant pas réussi à atteindre 120°/s lors des flexions du tronc, les données pour

cette vitesse angulaire n’ont pas été prises en compte. Cependant, les relations moment-

vitesse obtenues pour les muscles fléchisseurs du tronc étaient linéaires pour le groupe entier

(r = 0,97, p < 0,001), et pour chacun des sujets (r = 0,96-0,99, p < 0,01) (Figure 26). Les

valeurs de M0 et V0 extrapolées à partir des relations moment-vitesse étaient respectivement

4,5 4,7 Nm/kg et 263,9 153°/s.

Pour les muscles extenseurs du tronc, tous les sujets ont réussi à atteindre les six vitesses

préréglées. Les relations moment-vitesse obtenues sont linéaires pour le groupe entier (r =

0,96, p < 0,001) et pour chacun des sujets (r = 0,82-0,97, p < 0,05) (Figure 27). Les valeurs de

M0 et V0 extrapolées à partir des relations moment-vitesse sont respectivement 6,34 1,2

Nm/kg et 294,1 81,3°/s.

Figure 26 : Exemple sur un sujet de

relations moment-vitesse et puissance-

vitesse pour les muscles fléchisseurs du

tronc.

.

Si les muscles extenseurs du tronc sont évalués à la suite du groupe des fléchisseurs, en

respectant un temps de repos d’au moins 10 minutes entre les deux évaluations, la relation

Etude 1 Résultats

58

moment-vitesse n’est plus linéaire mais polynomiale du second degré pour le groupe entier (r

= 0,98, p < 0,03) et pour chacun des sujets (r = 0,91-0,99, p < 0,05) (Figure 28). La relation

semble s’aplanir dans les vitesses lentes pour tous les sujets. Les moments mesurés pour les

deux vitesses les plus lentes (i.e. 45 et 60°/s) ne montrent pas de différence significative.

Figure 27 : Exemple sur un sujet de relations

moment-vitesse et puissance-vitesse pour les

muscles extenseurs du tronc.

3.3. Les relations puissance-vitesse angulaire

Les relations puissance-vitesse sont décrites par des relations polynomiales du second ordre

pour les muscles fléchisseurs du tronc pour le groupe entier (r = 0,99, p < 0,05) et pour

chaque sujet (r = 0,96-0,99, p < 0,05). Les valeurs de Pmax et Vopt extrapolées étaient

respectivement 4,47 1,83 W/kg et 171,1 86,8°/s.

Lors du mouvement d’extension, les relations puissance-vitesse sont également de forme

polynomiale du second degré pour le groupe entier (r = 0,99, p < 0,05) et pour chacun des

sujets (r = 0,98-0,99, p < 0,05). Les valeurs de Pmax et Vopt extrapolées étaient alors

respectivement 7,75 1,72 W/kg et 146,82 72,6°/s. Pour les deux groupes musculaires, les

Etude 1 Résultats

59

relations ne présentaient que la partie ascendante de la relation. Cependant, quel que soit le

groupe musculaire considéré, la valeur de Pmax extrapolée à partir de l’équation de la

régression n’était significativement pas différente de la puissance mesurée à la vitesse de

120°/s.

Figure 28 : Exemple sur un sujet de

relations moment-vitesse et puissance-

vitesse pour les muscles extenseurs du tronc

après l’évaluation des fléchisseurs du tronc.

Etude 1 Discussion

60

4. Discussion

4.1. Données mécaniques

Les valeurs des moments maximaux pour les mouvements de flexion et d’extension du tronc

obtenues dans cette étude sont en accord avec celles rapportées dans la littérature (Kolyniak et

coll. 2004 ; Woodhouse et coll. 1993). Les résultats montrent également que l’angle pic

correspondant au moment pic augmente lorsque la vitesse angulaire diminue (Tableau 1). Ces

résultats sont aussi en accord avec la littérature (Osternig 1986 ; Thorstensson et coll. 1976).

Thorstensson et coll. (1976) montrent sur un mouvement isocinétique d’extension du genou,

que le temps pour atteindre le moment maximal augmente avec la vitesse angulaire. Ce

phénomène peut vraisemblablement être attribué à une période d’accélération plus longue lors

de l’augmentation de la vitesse (Osterning 1986). Dans notre étude, les valeurs pics des

moments sont atteintes pour des angles d’environ 77 5° lors du mouvement de flexion et 43

5° lors du mouvement d’extension. Ces résultats sont en ligne avec ceux de Langrana et Lee

(1984) obtenus dans des conditions isocinétiques réalisées dans une position assise. Il est

intéressant de noter que l’angle d’apparition du moment pic lors du mouvement d’extension

dans notre étude, correspond à l’angle mesuré par Larivière et coll (2002) lors d’un exercice

de soulever de charges (43 7°). On peut supposer que l’angle obtenu pour le mouvement de

flexion dans le cas de notre protocole pourrait correspondre à l’angle de fin de réalisation d’un

exercice de soulever de charges. Il peut s’avérer intéressant de vérifier cette hypothèse dans le

cas des patients lombalgiques. En effet, la similarité des angles peut donner une orientation du

travail d’amplitude pour la rééducation musculaire des patients. Un travail de renforcement

musculaire autour de l’angle pour lequel les patients sont capables de produire le plus de force

possible pourrait venir en complément d’un travail sur une amplitude complète.

Etude 1 Discussion

61

On peut également remarquer que lorsque l’angle auquel ce moment pic est obtenu est

exprimé par rapport à la position de départ (i.e., 90° et 30° par rapport à l’axe horizontal,

respectivement pour les muscles fléchisseurs et extenseurs), sa valeur moyenne est de 13 5°

pour les deux groupes musculaires. Ce résultat est en accord avec de précédentes études qui

ont montré que la force maximale était toujours atteinte au même angle articulaire lors d’un

mouvement mono-articulaire d’extension du genou (Häkkinen et coll. 1987) ou pluri-

articulaire de demi squat (Rahmani et coll. 2001), quelle que soit la masse soulevée. Ceci doit

attirer l’attention sur le fait que l’évaluation musculaire des patients lombalgiques inclus dans

un programme de restauration fonctionnelle du rachis est réalisée à partir des tests

isométriques de Shirado et de Sorensen (Poiraudeau et coll. 2007), sans réelle standardisation

de l’angle d’exécution. La détermination des angles auquel le moment maximal est obtenu

doit permettre une évaluation plus efficace dans des conditions isométriques. En effet,

Murphy et coll. (1995) ont montré que l’angle le plus pertinent pour évaluer le moment dans

des conditions isométriques doit correspondre à l’angle pour lequel le moment maximal est

obtenu dans des conditions dynamiques.

4.2. Les relations moment-vitesse angulaire

Les relations moment-vitesse établies pour les muscles fléchisseurs et extenseurs du tronc

(Figure 28 et 29) sont en accord avec celles obtenues lors de contractions isocinétiques (Seck

et coll. 1995) ou iso-inertielles (Rahmani et coll. 2001) sur les membres inférieurs et

supérieurs (Driss et coll. 1998). Elles permettent donc de déterminer précisément les

caractéristiques mécaniques des muscles fléchisseurs et extenseurs du tronc à partir des

paramètres mécaniques décrits précédemment (i.e. M0, V0, Pmax et Vopt). Il est important de

noter que tous les sujets n’ont pas atteint la vitesse de 120°/s lors du mouvement de flexion du

tronc. On peut supposer que cette vitesse angulaire est trop élevée par rapport au seuil de

Etude 1 Discussion

62

réaction du muscle de certains sujets car les muscles du tronc sont principalement des muscles

posturaux (Moffroid 1997), jamais utilisés dans ces conditions d’exercice. Cependant, cela

n’affecte pas la linéarité de la relation, qui reste statistiquement significative.

Par contre, l’évaluation des muscles extenseurs du tronc lors de la même session que les

fléchisseurs révèle une relation moment-vitesse non plus linéaire mais polynomiale du second

ordre (Figure 30). Ce type de relation est comparable à celles obtenues dans certaines études

au cours d’extensions du genou (Froese et Houston 1985 ; Perrine et Edgerton 1978). Ces

études n’expliquaient ces relations que par le manque de confort possible rencontré par les

sujets (Perrine et Edgerton 1978). Dans notre cas, on peut imputer ce résultat à un phénomène

de fatigue musculaire même avec un temps de repos suffisant (10 minutes) entre l’évaluation

des deux groupes musculaires. De plus, on ne note aucune différence significative entre les

moments de force des muscles extenseurs mesurés aux vitesses les plus lentes. Spendiff et

coll. (2002) ont montré que la fatigue induisait une diminution des valeurs des pics de force.

Les mesures des muscles extenseurs à 45 et 60°/s sont les deux dernières mesures après une

série de 10 mesures (6 en flexion et 4 en extension). On peut alors comprendre que les sujets

subissent aussi bien une fatigue physique qu’une baisse de motivation. L’évaluation de la

fatigue musculaire aux moyens d’électrodes électromyographiques, n’a pu être envisagée. En

effet, les mouvements d’extension sollicitent principalement des muscles profonds,

difficilement identifiables par de l’électromyographie de surface. De plus, la partie lombaire

repose sur un coussin ne permettant pas la pose des électrodes. Enfin, la randomisation des

mesures n’a pas été envisagée car l’évaluation doit être pratiquée à une population de patients

lombalgiques chroniques. L’évaluation de ce type de patient doit débuter avec les muscles les

moins atteints (les fléchisseurs du tronc) et les vitesses induisant le moins de résistance (i.e.

les vitesses élevées). Ceci dans le but de rassurer le patient et de le placer dans de bonnes

conditions de réalisation du protocole.

Etude 1 Discussion

63

Par conséquent, l’évaluation des muscles du tronc doit être réalisée avec précaution, et

conduit à évaluer les deux groupes musculaires sur des sessions effectuées sur deux jours

différents.

4.3. Les relations puissance-vitesse angulaire

Les relations puissance-vitesse établies pour les muscles fléchisseurs et extenseurs du tronc

(Figures 28 et 29) sont polynomiales du second ordre, conformément à celles rapportées dans

la littérature (Rahmani et coll. 2001 ; Taylor et coll. 1991). Néanmoins, les relations

puissance-vitesse obtenues pour les muscles du tronc ne sont décrites que dans la partie

ascendante de la relation. Ce résultat est conforme à ceux rapportés sur d’autres mouvements

tels que le squat (Rahmani et coll. 2001) ou le développé couché (Rambaud et coll. 2008). Le

point commun de ces différents mouvements, tout comme les mouvements de flexion et

d’extension du tronc est de faire intervenir plusieurs groupes musculaires. L’association de

ces différents groupes musculaires peut expliquer une relation puissance-vitesse incomplète.

Ce n’est, par exemple, pas le cas d’un mouvement mono-articulaire tel que l’extension des

genoux pour lequel un seul groupe musculaire intervient, et pour lequel la relation puissance-

vitesse est décrite complètement (Rahmani et coll. 1999).

La valeur de Pmax ne peut alors être déterminée qu’à partir de l’équation des polynômes

d’ordre deux. Ce résultat suppose qu’il faudrait étendre la gamme de mesure à des vitesses

élevées. Or, pour les muscles fléchisseurs du tronc, nous avons observé que plusieurs sujets

n’étaient pas capables d’atteindre la plus grande vitesse programmée dans notre étude

(120°/s). Dans une précédente étude, Chandelier (2003) avait tenté d’évaluer le moment

isocinétique sur des patients lombalgiques à des vitesses supérieures à 120°/s. Aucun patient

n’a pu atteindre cette vitesse. Cependant, dans notre étude, la détermination de Pmax à partir de

l’extrapolation de la courbe ne montre aucune différence significative avec la puissance

Etude 1 Discussion

64

obtenue à 120°/s chez les patients qui ont pu atteindre cette vitesse angulaire. On peut dès lors

considérer cette Pmax comme acceptable. Dans tous les cas, la relation significativement

linéaire des relations force-vitesse nous autorise également à estimer la Vopt et la Pmax comme

l’ont fait d’autres auteurs (Yamauchi et coll. 2009, Vandewalle et coll. 1987), à savoir : Vopt=

½ V0 et Pmax = ½ V0 x ½ M0.

5. En résumé

Cette étude a permis de mettre en place un protocole d’évaluation des muscles fléchisseurs et

extenseurs du tronc dans des conditions isocinétiques et d’établir des relations moment-vitesse

et puissance-vitesse pour ces deux groupes musculaires. Pour éviter les phénomènes de

fatigue et obtenir des paramètres musculaires fiables, les groupes musculaires doivent être

évalués lors de deux sessions différentes.

Etude 2

65

ETUDE 2

Relations moment-vitesse et puissance-

vitesse des muscles du tronc des patients lombalgiques : la puissance maximale comme indicateur de la lombalgie


Maximal power of trunk flexor and extensor muscles as a qualitative

indicator of low back pain.Soumis The Spine Journal.

Mickaël Ripamonti, Denis Colin, Denis Schmidt, Michel Ritz,

Abderrahmane Rahmani (2009)

Isokinetic evaluation of trunk muscles in healthy and low back pain

subjects.

XXXIVème

Congrès annuel de la Société de Biomécanique, Toulon.

Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering,

12(Suppl. 1), 215-216


66

1. Introduction

L’évaluation des muscles du tronc a déjà été réalisée avec des appareils isocinétiques (Akebi

et coll. 1998 ; Grabiner et Jeziorowski 1992 ; Shirado et coll. 1992). L’adaptation de la

résistance au cours du mouvement permet une mesure dans des conditions optimales de

sécurité, même dans un contexte pathologique (Croisier 1996 ; Gleeson et Mercer 1996 ;

Perrin 1993). Comme nous l’avons déjà signalé (cf. Evaluation isocinétique des muscles du

tronc, page 36), plusieurs études ont utilisé les appareils isocinétiques pour estimer le ratio

extenseurs-fléchisseurs des muscles du tronc (Roques et coll. 2002 ; Gremion et coll. 1996),

ou quantifier l’effet de la douleur (Akebi et coll. 1998, Luoto et coll. 1996). Cependant, les

relations moment-vitesse et puissance-vitesse n’ont jamais été établies pour les muscles du

tronc. Or, ces relations nous renseignent sur les principales caractéristiques musculaires des

individus (Gür et coll. 2003 ; Häkkinen et coll. 1987).

La détermination des paramètres musculaires extrapolés (M0, V0, Pmax et Vopt) peut être

exploitée lors des programmes de restauration fonctionnelle du rachis (RFR). Généralement,

les programmes de réentraînement proposés dans le RFR se basent sur l’estimation de la

répétition maximale (1 RM). Même si cette charge maximale est déterminée à partir d’efforts

sous-maximaux, elle est souvent réalisée avec plusieurs charges, et elle ne renseigne que sur

la force maximale de l’individu. Cependant, la masse à déplacer n’est pas le seul paramètre à

prendre en compte. Les mouvements réalisés dans la vie courante ne nécessitent pas

forcément la production d’une force importante, mais souvent des variations de vitesse. Behm

et Sale (1993) montrent qu’avec des programmes utilisant différentes vitesses de

mouvements, on peut aussi obtenir une amélioration de la force. De plus, nous avons vu dans

la première étude que la fatigue pouvait influencer l’allure de ces relations. La lombalgie étant

une pathologie induisant une diminution de la force et de l’endurance musculaire (Olivier et


67

coll. 2008), on peut supposer que cette pathologie qui a une incidence sur les muscles du tronc

pourrait également avoir une influence sur les relations moment-vitesse et puissance-vitesse.

Enfin, lors d’une comparaison entre patients lombalgiques et sujets sains, Grabiner et

Jeziorowski (1992) ont démontré que la puissance générée par les muscles extenseurs du tronc

semblait être un élément discriminant entre les deux groupes. Ces auteurs ont émis

l’hypothèse que les programmes de réentraînement des patients lombalgiques devraient

inclure la détermination de ce paramètre. A notre connaissance, aucune étude n’a cherché à

vérifier si la puissance musculaire des patients lombalgiques pouvait être considérée comme

un paramètre pertinent dans la comparaison des patients lombalgiques par rapport à un groupe

de sujets sains.

Le but de cette étude était d’appliquer le protocole de mesure établi lors de l’étude 1, sur des

patients souffrant de lombalgie chronique au centre de l’Arche. L’objectif était i) de comparer

les patients lombalgiques à une population témoin pour voir l’éventuelle influence de la

lombalgie sur les capacités musculaires des patients ; ii) de montrer que la puissance

maximale était un indicateur de la pathologie.


68


2.1. Sujets

Vingt et un sujets de sexe masculin ont pris part à cette étude et ont été réparti en deux

groupes. Les caractéristiques des deux groupes sont décrites dans le tableau 2.

Le groupe des lombalgiques (GL) constitué de onze sujets lombalgiques chroniques. Ces

patients étaient inclus dans le programme de restauration fonctionnelle du rachis en respectant

la définition de la Société Française de Rhumatologie sur lombalgie chronique : tous les

patients souffraient de cette pathologie depuis au minimum 5 ans, avec des épisodes

douloureux en continu. Les patients lombalgiques chroniques ont tous été examinés par le

médecin référent du Centre de l’Arche avant leur inclusion. Sont exclus de ce protocole, les

patients en grande souffrance physique lors de leur inclusion dans le programme RFR, les

patients ayant eut une chirurgie au niveau du rachis ou une pathologie cardiaque.

Le groupe contrôle (GC) était composé de dix hommes indemnes de lombalgie ou problèmes

de dos. Ces sujets étaient des personnes actives professionnellement, pratiquant une activité

physique occasionnelle et se rapprochant des critères anthropométriques de GL. Les données

anthropométriques des deux groupes ne révèlent aucune différence significative. Les critères

d’exclusion du protocole sont les mêmes que pour GL. Après une période de familiarisation

avec l’appareil isocinétique utilisé le jour du test et quelques répétitions à vitesses rapides, un

consentement éclairé est signé par le sujet et le protocole expérimental expliqué.

Tableau 2 : Caractéristiques anthropométriques des sujets sains (GC) et lombalgiques

chroniques (GL).

Caractéristiques GL GC p

Age (années)

Masse (kg)

Taille (m)

39,3 (8,5)

82,7 (15,1)

1,78 (0,07)

34,5 (8,2)

76,0 (10,5)

1,75 (0,01)

ns

ns

ns


69

2.2. Système de mesure, protocole, acquisition des données

Le système de mesure, le protocole d’évaluation des muscles fléchisseurs et extenseurs du

tronc pour les deux groupes, et l’acquisition des données sont identiques à l’étude 1 (cf. page

49-54).

2.3. Analyse des données

Les relations moment-vitesse et puissance-vitesse sont établies selon une technique identique

à celle de l’étude 1 (page 54-55). Le ratio entre les muscles fléchisseurs et extenseurs du tronc

(F/E) a également été déterminé sur les moments mesurés à chaque vitesse de contraction,

ainsi que pour les moments maximaux (M0) et la puissance maximale (Pmax) extrapolés à

partir des relations moment-vitesse et puissance-vitesse.


Les données sont présentées sous forme de moyenne et d’écart type (X ET). Toutes les

relations présentées sont décrites par des régressions linéaires ou polynomiales, avec un

coefficient de corrélation (r) et un seuil de significativité (p). Ce seuil de significativité est

fixé à p < 0,05. Un test non paramétrique de Mann-Whitney a été utilisé pour comparer les

données recueillies pour le groupe de lombalgique à celles des sujets sains.

Etude 2 Résultats

70

3. Résultats

Les relations moment-vitesse sont linéaires pour les deux groupes de sujets, tant pour les

fléchisseurs (r = 0,90-0,99, p < 0,01) (Figure 29) que pour les extenseurs (r = 0,98-0,99, p <

0,001) (Figure 30) du tronc. Pour les fléchisseurs du tronc, les valeurs de V0 de GC sont

significativement plus élevées que celles de GL (respectivement 490 189°/s vs. 277

54°/s). Les valeurs de M0 ne montrent pas de différence significative entre les deux groupes

(2,78 1,05 Nm/kg pour GC vs. 2,41 0,60 Nm/kg pour GL).

Pour les muscles extenseurs du tronc, les valeurs de M0 sont significativement plus élevées

pour le GC que pour le groupe GL (respectivement 4,94 1,4 Nm/kg vs. 3,75 0,91 Nm/kg).

La vitesse maximale V0 ne montre pas de différence significative entre les deux groupes

(respectivement 365 147°/s pour GC vs. 338 169°/s pour GL).

Figure 29 : Exemple sur un patient

lombalgique chronique de relations moment-

vitesse (r = 0,92, p < 0,002) et puissance-

vitesse (r = 0,99, p < 0,02) pour les muscles

fléchisseurs du tronc.

Etude 2 Résultats

71

Figure 30 : Exemple sur un patient

lombalgique chronique de relations moment-

vitesse (r = 0,952, p < 0,001) et puissance-

vitesse (r = 0,99, p < 0,008) pour les muscles

fléchisseurs du tronc.

Les relations puissance-vitesse sont d’ordre polynomial du second degré pour les muscles

fléchisseurs (r = 0,98-0,99, p < 0,05) et extenseurs (r = 0,99, p < 0,05) du tronc pour les deux

groupes de sujet. Quel que soit le groupe musculaire, la Pmax du groupe contrôle est

significativement supérieure à celle du groupe des lombalgiques (fléchisseurs : 4,29 0,92

W/kg pour GC vs. 2,7 0,65 W/kg pour GL ; extenseurs : 6,72 1,57 W/kg pour GC vs.

contre 4,51 1,04 W/kg pour GL). La Vopt n’est pas significativement différente entre les

deux groupes quel que soit le groupe musculaire considéré (fléchisseurs : 192 88°/s pour

GC vs. 135 28°/s pour GL ; extenseurs 166 51°/s pour GC vs. 127 40°/s pour GL). Les

sujets lombalgiques montrent une relation significative entre Pmax et V0 pour les muscles

fléchisseurs du tronc (r = 0,74, p < 0,05). Cette relation n’est pas vérifiée pour le GC. Il n’y a

pas de relation entre Pmax et M0 pour les deux groupes musculaires, quel que soit le groupe de

sujet considéré.

Aucune différence significative n’apparaît entre les deux groupes pour les ratios F/E, quel que

soit le paramètre considéré. Les ratios varient entre 0,59 et 0,67.

Etude 2 Discussion

72

4. Discussion

Les relations moment-vitesse et puissance-vitesse obtenues sur les patients lombalgiques sont

identiques à celles obtenues pour le GC, et en accord avec la littérature (Ripamonti et coll.

2008 ; Langrana et Lee 1984 ; Thorstensson et coll. 1976). Le protocole d’évaluation proposé

à l’étude 1 s’applique aux patients lombalgiques, et l’atteinte des muscles du dos n’influence

pas la relation moment-vitesse. On peut alors se demander l’intérêt d’une telle évaluation par

rapport à une évaluation classique déjà appliquée dans les programmes de restauration

fonctionnelle du rachis : la détermination des paramètres musculaires à partir des relations

moment-vitesse et puissance-vitesse apporte des éléments de comparaison entre les deux

populations. Les résultats montrent que Pmax est le seul paramètre significativement différent

entre les deux populations et pour les deux groupes musculaires. Pmax se révèle être un

indicateur intéressant de la lombalgie. Cette hypothèse avait déjà été formulée par Grabiner et

Jeziorowski (1992) qui proposaient d’inclure dans le RFR des séances de renforcement

musculaire orientées sur la puissance. Les résultats de notre étude montrent que l’impact de la

lombalgie sur les deux groupes musculaires ne se fait pas de la même manière. En effet, les

fléchisseurs du tronc présentent une différence significative pour V0 alors que la différence

significative porte sur M0 pour les muscles extenseurs. En d’autres termes, les patients

lombalgiques sont capables de produire autant de force que les sujets sains aux vitesses lentes,

alors qu’aux vitesses rapides, même si la production de force est identique, les sujets

lombalgiques ne sont pas capables de contracter les muscles fléchisseurs aussi rapidement.

Pour les muscles extenseurs, la différence de puissance est principalement due à la différence

de production de force. On peut attribuer cela à une moindre utilisation du tronc lors des

gestes de la vie courante. En effet, on peut supposer que les patients lombalgiques

compensent leur mal de dos par l’utilisation des autres groupes musculaires, et en particulier

la sangle abdominale. Actuellement, le RFR est basé sur un renforcement musculaire en

Etude 2 Discussion

73

incrémentation de semaine en semaine par rapport aux performances réalisées lors des tests

d’inclusion (Poiraudeau et coll. 2004). Or, les résultats de notre étude suggèrent que, pour que

la prise en charge des patients soit efficace, les muscles fléchisseurs et extenseurs du tronc ne

doivent pas être réentraînés de la même manière. Il faudra bien sûr vérifier cette hypothèse en

comparant les effets du programme actuellement proposé au centre de l’Arche (i.e. centré sur

la force) à celui d’un programme orienté sur le renforcement de la puissance maximale. Par

contre, les résultats de notre étude ne montrent aucune différence significative pour la vitesse

optimale. Les muscles du tronc étant exclusivement constitués de fibres de type I, il n’y a

aucune raison que leur typologie musculaire soit influencée par la lombalgie. En effet,

plusieurs auteurs ont montré que ce paramètre était relié à la composition du muscle (Sargeant

1994). Dans le cas de notre expérimentation les deux groupes de sujets étaient composés

d’individus qui ne se différenciaient que par l’atteinte ou non d’une lombalgie.

La détermination des relations moment-vitesse et puissance-vitesse offre donc une méthode

complémentaire pour évaluer les patients souffrant de lombalgie chronique. En effet, les

muscles du tronc sont souvent évalués à partir des tests isométriques de Ito et Sorensen

(Hultman et coll. 1993). Ces tests sont faciles et rapides à mettre en place, néanmoins la

standardisation de l’angle de contraction et la reproductibilité sont difficiles à obtenir chez les

patients lombalgiques (Demoulin et coll. 2006 ; Keller et coll. 2001). Les appareils

isocinétiques, quant à eux, permettent de standardiser la mesure puisque l’angle de travail

peut être imposé, et les coefficients de reproductibilité obtenus lors de l’évaluation du tronc

varient entre 0,95 et 0,98 (Dervišević et coll. 2007 ; Karataş et coll. 2002 ; Palmer McLean et

Conner 1994). Toutefois, la comparaison des moments pics entre les sujets sains et

lombalgiques pour les différentes vitesses angulaires n’apporte pas d’arguments pertinents à

la différence entre ces deux populations. En effet, les moments et puissances pics obtenus

dans notre étude, montrent des différences entre les deux groupes de l’ordre de 20% en faveur

Etude 2 Discussion

74

du GC, en accord avec la littérature (Shirado et coll. 1995 ; Mayer et coll. 1985), mais cette

différence n’est pas significative et peut s’expliquer par la relative variabilité des deux

populations (coefficient de variation pour les sujets sains et lombalgiques de 32% pour les

fléchisseurs et de 21% pour les extenseurs, quelles que soit la vitesse considérée).

De la même manière, il est difficile de s’appuyer sur le ratio F/E dans le cas de notre

protocole puisque la valeur de ce dernier ne montre aucune différence significative entre les

deux populations. Les valeurs du ratio varient entre 0,59 et 0,67, en accord avec Dervišević et

coll. (2007) qui rapportent des ratios F/E de l’ordre de 0,54 à 0,64 pour le même type de

population. L’utilisation de ce paramètre reste très discutée dans la littérature qui ne semble

pas s’accorder sur une valeur commune de ce ratio (Drapala et Trzaskoma 2006 ; Hultman et

coll. 1993 ; Newton et coll. 1993). Les différences entre les ratios déterminés dans notre étude

et ceux calculés dans des études antérieures (0.75 et > 1 respectivement pour les sujets sains

et lombalgiques) (Newton et al. 1993 ; Mayer et al. 1985) peuvent s’expliquer par le fait que

ces ratios F/E sont dépendants de l’expérimentateur, du protocole ainsi que de l’appareil

isocinétique utilisé (Dervišević et coll. 2007 ; Hupli et coll. 1997).

5. En résumé

Les résultats de cette étude montrent que les relations moment-vitesse et puissance-vitesse ne

sont pas influencées par la pathologie et que la diminution de la puissance maximale peut être

un indicateur de la lombalgie chronique. Cet indicateur montre qu’il serait pertinent pour

optimiser le RFR de différencier les renforcements des muscles fléchisseurs et extenseurs du

tronc. Les muscles fléchisseurs devraient être renforcés avec un programme à base de charges

légères mais avec beaucoup de répétitions alors que les muscles extenseurs devraient être

renforcés, comme c’est le cas actuellement, sur des protocoles de développement de la force.

Etude 3

75

ETUDE 3

Quelles informations les relations moment-

et puissance-vitesse apportent-elles sur le programme de RFR proposé au centre de l’ Arche ?


76

1. Introduction

L’évaluation musculaire des patients lombalgiques, inclus dans le programme de RFR du

centre de l’Arche, est réalisée à partir de deux types de mesure : des évaluations isométriques

à partir des tests de Ito et Sorensen ; et des évaluations dynamiques avec le soulever de

charges et le 1-RM. Bien que ces mesures soient faciles à réaliser, leur objectivité ou leur

pertinence peuvent être remises en cause. De nombreuses études ont, par exemple, montré que

la force estimée dans des conditions isométriques n’était pas reliée à la performance motrice

(Jaric et coll. 1989 ; Viitasalo et coll. 1981). Or, les gestes de la vie courante sont

généralement réalisés de manière dynamique. Le test de soulever de charge est une évaluation

dynamique qui permet d’estimer la capacité physique d’un individu et son endurance à

l’exercice (Vanvelcenaher 2003). Néanmoins, la part du travail musculaire de la sangle

lombaire dans ce mouvement multi-segmentaire n’est pas facilement identifiable, sauf par

l’utilisation de moyens vidéo et d’une plateforme de force. Cependant, ceci allongerait

considérablement le temps d’évaluation des patients.

L’ergomètre isocinétique permet une quantification individuelle précise, fiable et objective

pour l’évaluation physique des patients (Urzica et coll. 2007 ; Calmels 1998 ; Kannus 1994).

C’est donc un outil intéressant pour l’évaluation de la force maximale volontaire des muscles

du tronc (Bygett et coll. 2001). De plus, nous avons montré que la détermination des relations

moment-vitesse et puissance-vitesse des muscles du tronc dans des conditions isocinétiques

pouvait apporter un moyen d’évaluation complémentaire aux autres techniques d’évaluation

(Ripamonti et coll. 2008).

Le but de cette troisième étude était de montrer que les paramètres musculaires identifiés à

partir des relations moment-vitesse et puissance-vitesse pouvaient apporter des informations

intéressantes par rapport à l’évaluation classique des patients lombalgiques réalisée au centre

de l’Arche.


77


2.1. Sujets

Cette étude ne porte que sur les sujets lombalgiques présentés à l’étude 2 (page 68). Les sujets

lombalgiques ont été inclus dans un programme RFR de 3 semaines. L’évaluation des patients

était réalisée lors de leur inclusion et à leur sortie du programme RFR du centre de l’Arche.

2.2. Protocole

2.2.1. Evaluation isocinétique

Le protocole d’évaluation isocinétique des muscles fléchisseurs et extenseurs du tronc est

identique à celui de l’étude 1.

2.2.2. Evaluations isométriques

2.2.2.1. Endurance des muscles fléchisseurs du tronc

La capacité de résistance à la fatigue des muscles fléchisseurs du tronc a été évaluée avec le

test isométrique Ito. Le test de Ito (Figure 31) se réalise en décubitus dorsal avec les bras

croisés sur la poitrine, les membres inférieurs étant relevés avec un angle de 90° d’une part

entre le tronc et les cuisses, et d’autre part entre les cuisses et les jambes. Il s’agit de maintenir

le plus longtemps possible le menton collé au sternum, tout en enroulant les épaules et en

décollant les omoplates du sol. Le temps de maintien de la position statique est mesuré en

secondes (maximum 240 secondes) et l’arrêt de l’épreuve est donné par le non respect de la

position de départ et/ou une douleur.


78

Figure 31 : Test de Ito (d’après Evans et coll.

2007).

2.2.2.2. Endurance des muscles extenseurs du tronc

L’évaluation isométrique des muscles extenseurs du tronc est réalisée avec le test Biering-

Sørensen (Figure 32). Le sujet est en décubitus ventral sur une chaise romaine, le bassin (les

épines iliaques antéro-supérieures) en appui sur le bord du coussin. Les membres inférieurs

sont maintenues à la chaise par un contre appui au niveau du tendon d’Achille et une sangle

au niveau des cuisses du sujet. Le sujet doit maintenir le plus longtemps possible la posture

suivante : bras croisés sur la poitrine avec le tronc dans le vide et à l’horizontale. Le temps de

maintien de la position est mesuré en secondes (valeurs normales de 180 secondes pour les

hommes et 240 secondes pour les femmes). L’arrêt de l’épreuve est donné par le non respect

de la position de départ et/ou une douleur.

Figure 32 : Test original de Sorensen (d’après

Demoulin et coll. 2006).


79

2.2.3. Evaluation iso-inertielle

2.2.3.1. Le soulever de charges

Inspiré du PILE (Mayer et coll. 1988a), ce test dynamique évaluant la capacité physique,

l’endurance à l’effort ainsi que la performance fonctionnelle, implique de soulever des

charges disposées à l’intérieur d’une caisse, du sol jusqu’à un plateau situé à 0,75 m de

hauteur (Figure 33). Cette action fait intervenir les membres inférieurs ainsi que le secteur

lombaire. La caisse est ensuite posée sur le plateau avant d’être remise au sol. Le protocole

consiste en un cycle de quatre levers comprenant chacun huit mouvements à effectuer en 20

secondes maximum. Un cycle correspondant à un aller entre le sol et le plateau et un retour du

plateau au sol. La première charge soulevée est de 5 kg, avec une incrémentation des charges

par palier de 5 kg après chaque cycle réussi.

L’arrêt de l’épreuve est donné si l’exécution d’un cycle a dépassé 20 secondes ou lorsque la

fatigue et/ou une douleur survient. La charge totale est ensuite évaluée en pourcentage de la

masse corporelle. Les références (Vanvelcenaher 2003 ; Mayer et coll. 1988b) situent cette

charge totale entre 45 % et 55 % de la masse corporelle du sujet.

Figure 33 : Test de soulever de charges.


80

2.2.3.2. Evaluation de la répétition maximale (1-RM) sur appareil de musculation

La 1-RM que les patients pouvaient développer à partir des différents groupes musculaires ont

été évaluées à partir d’une presse abdominale pour les muscles fléchisseurs (Figure 34) et

d’une presse dorso-lombaire pour les muscles extenseurs du rachis (Figure 35). Cette 1-RM a

été déterminée à partir d’une charge sous-maximale (90% du 1-RM) à partir de la table de

Berger (Berger 1961).

Figure 34 : Presse abdominale.

Figure 35 : Presse dorso-lombaire.


81

2.2.4. Evaluation de la douleur : Echelle Visuelle Analogique (EVA)

Le patient évalue la douleur ressentie à partir d’une échelle visuelle étalonnée de 0 à 100

millimètres. La forme utilisée au centre de l’Arche est une règle droite de 10 centimètres dont

les extrémités correspondent à des sensations extrêmes (0 pour une absence de douleur et 100

pour une douleur maximale). La réponse est donnée en traçant un trait sur la règle ; la cotation

s’effectue en mesurant au millimètre près, la distance entre l’origine et le trait apposé par le

patient.

2.2.5. Evaluation de la qualité de vie : auto-questionnaire de Dallas

Ce questionnaire à questions fermées est une échelle spécifique, validée en français (Marty et

coll. 1998), évaluant l’influence de la douleur lombaire à partir de 16 items organisés dans

quatre domaines : les activités quotidiennes (7 questions), le travail et les loisirs (3 questions),

l’anxiété et la dépression (3 questions) ainsi que le comportement social (3 questions). Le

questionnaire de Dallas prend en compte non seulement le retentissement de la douleur

lombaire tel qu’il est perçu par l’individu lui-même sur le plan physique, psychologique et

social, mais également les attitudes qu’il adopte face à sa douleur. Les résultats s’expriment

en pourcentage variant de 0% (absence du retentissement) à 100% (gêne maximale).


Les données sont présentées sous forme de moyenne et d’écart type (X ET). Toutes les

relations moment-vitesse et puissance-vitesse obtenues sont décrites respectivement par des

régressions linéaires ou polynomiales, avec un coefficient de corrélation (r) et un seuil de

significativité fixé à p < 0,05. Lorsqu’elles existent, les relations entre les différentes

évaluations ont été décrites par des régressions linéaires. La comparaison des évaluations


82

physiques des patients lombalgiques entre leur inclusion et leur sortie du programme a été

réalisée avec un test non paramétrique de Wilcoxon.

Etude 3 Résultats

83

3. Résultats

3.1. Evaluation physique des patients

Les résultats des patients lombalgiques aux tests de Ito, Sorensen et soulever de charges

obtenus à l’inclusion et à la sortie du programme RFR sont présentés dans le tableau 3. Toutes

les évaluations présentent une amélioration significative des paramètres fonctionnels des

patients lombalgiques sur un programme RFR de trois semaines (p < 0,01). Les différentes

évaluations montrent une augmentation de 110 40 % pour Ito, 112 24 % pour Sorensen,

88 20 % pour le soulever de charge.

Tableau 3 : Résultats des patients lombalgiques obtenus aux différentes évaluations réalisées

à l’inclusion et à la sortie du programme RFR.

Inclusion Sortie

Ito (en s) 167 (138) 351 (82) *

Sorensen (en s) 131 (79) 279 (60) *

Soulever de charges (en kg)

Soulever de charges (en %masse corporelle)

15,91 (9,17)

19,39 (11,91)

30 (10,97) *

38, 1 (11,92) *

* p < 0,01 différence significative entre l’inclusion et la sortie

Il y a une amélioration significative (p < 0,01) du 1-RM des groupes musculaires abdominaux

et lombaires sur les appareils de musculations entre l’inclusion et la sortie du programme

RFR. Les valeurs moyennes passent de 0,33 0,06 kg/kg à 0,48 0,07 kg/kg pour les

fléchisseurs et de 0,44 0,1 kg/kg à 0,64 0,08 kg/kg pour les extenseurs.

L’évaluation isocinétique des patients lombalgiques entre l’inclusion et la sortie montre

également une augmentation significative de V0 (35 150 %, p < 0,01) et Pmax (23 8 %, p <

0,01) pour les muscles fléchisseurs du tronc (p < 0,01), et de M0 (11 21 %, p < 0,01) et Pmax

(15 2 %, p < 0,01) pour les muscles extenseurs (Tableau 4).

Etude 3 Résultats

84

Tableau 4 : Moment maximal isométrique théorique (M0), vitesse maximale de contraction à

vide (V0) et puissance maximale (Pmax) des muscles fléchisseurs et extenseurs du tronc pour

les sujets lombalgiques chroniques (GL).

GL

Inclusion Sortie

Fléchisseurs

du tronc

M0 2,00 (0,41) 2,01 (0,41)

V0 304,74 (43,36) 412,30 (108,107) *

Pmax 2,89 (0,84) 3,56 (0,91) *

Extenseurs

du tronc

M0 3,32 (0,76) 3,69 (0,92) *

V0 316,42 (126,7) 300,54 (108,94)

Pmax 4,45 (1,17) 5,13 (1,19) *

* p < 0,01 différence significative entre l’inclusion et la sortie des sujets lombalgiques

3.2. Qualité de vie et douleur

Les résultats des patients lombalgiques à l’échelle de douleur montrent une tendance à

l’amélioration (p = 0,06) entre l’inclusion et la sortie. L’auto-questionnaire de Dallas présente

une amélioration significative (p < 0,01) pour les activités quotidiennes, le travail et les loisirs

ainsi que l’anxiété et la dépression. Aucune différence n’est observée pour le dernier item (le

comportement social).

3.3. Relation entre les évaluations

Aucune corrélation deux à deux n’a été observée entre les évaluations classiquement réalisées

dans le RFR du centre de l’Arche (Ito, Sorensen, le soulever de caisse et 1-RM). Les résultats

obtenus lors de ces évaluations ne sont également ni reliés à la douleur, ni aux différents items

du questionnaire de Dallas.

Etude 3 Résultats

85

La puissance maximale des muscles extenseurs du rachis, déterminées au cours de

l’évaluation isocinétique, est significativement reliée au test de soulever de charges (r = 0,70,

p < 0,01) (Figure 36), à la sortie des patients lombalgiques.

Figure 36 : Relation entre la puissance

maximale des extenseurs (Pmax Extenseurs)

et le soulever de charge en % de masse

corporelle.

Lors de la sortie des patients lombalgiques, la puissance maximale des muscles fléchisseurs

est significativement reliée à la répétition maximale estimée pour les muscles abdominaux (r

= 0,85, p < 0,001) (Figure 37). Pour les muscles extenseurs, on ne note qu’une tendance entre

la puissance maximale de ce groupe musculaire et la 1-RM (r = 0,62, p = 0,07).

Figure 37 : Relation entre la puissance

maximale des fléchisseurs (Pmax

Fléchisseurs) et le 1-RM calculé pour les

abdominaux lors de la sortie du

programme RFR.

Sur les différents domaines de l’auto-questionnaire de Dallas, seul l’item des activités

quotidiennes est relié lors de la sortie avec le moment maximal des muscles extenseurs du

tronc estimé dans des conditions isocinétiques (r = 0,63, p < 0,05).

Etude 3 Discussion

86

4. Discussion

4.1. Les tests classiques

L’étude de Mayer et coll. (1985) a introduit dans les programmes de restauration

fonctionnelle, la notion de syndrome de déconditionnement des lombalgiques chroniques.

Cette notion inclut un déficit des muscles du tronc et notamment des muscles extenseurs ainsi

que la diminution de la résistance à la fatigue (Genty et Schmidt 2001 ; Vanvelcenaher et coll.

1992). Bien que différents d’un protocole à un autre et donc difficilement comparables, les

exercices proposés dans les programmes de restauration fonctionnelle sont efficaces dans la

prise en charge des sujets lombalgiques chroniques (Verfaille et coll. 2004 ; Kuukkanen et

Mälkiä 1996). Le programme de restauration fonctionnelle du rachis proposé au centre de

l’Arche ne déroge pas à la règle. Tous les résultats aux évaluations physiques dites classiques

montrent une amélioration significative entre l’inclusion des patients et leur sortie du

programme (Tableau 3).

Le programme RFR est court (3 semaines), aussi, il convient d’être prudent quant à

l’interprétation de ces résultats. Cette amélioration des capacités musculaires des patients ne

peut pas être liée à une modification de leur structure musculaire. On peut principalement

l’attribuer à deux raisons : la familiarisation aux différentes évaluations et/ou l’amélioration

de l’activation motrice. En effet, l’inactivité physique et la crainte de la douleur inhérente à la

lombalgie chronique sont responsables de l’affaiblissement de la musculature rachidienne.

L’apprentissage et la familiarisation avec les différents mouvements réalisés lors des

évaluations participent à l’amélioration des paramètres obtenus entre les deux sessions de

mesures (Urzica et coll. 2007 ; Cronin et Henderson 2004 ; Newton et coll. 1993). Par

exemple, Urzica et coll. (2007) observent une amélioration des valeurs moyennes des

moments musculaires des muscles du tronc pour des mesures réalisées à deux jours

Etude 3 Discussion

87

d’intervalle. De plus, à l’inclusion dans le programme RFR, les procédures d’exécution et

règles à suivre pour effectuer les différentes évaluations sont généralement inconnues des

patients lombalgiques. La position au cours des tests isométriques et de soulever de charge est

peut être plus conforme à la réalisation correcte de l’exercice, ou à une reprogrammation

neuromusculaire et à la libération des freins nociceptifs provenant des différents exercices du

réentraînement (Calmels et coll. 2003). Enfin, on peut également supposer que l’activation

motrice des patients a été améliorée au cours des tests dynamiques. Sale (1992) montre que

l’amélioration de la force musculaire en début de réentraînement est principalement due à une

meilleure activation motrice. Ainsi pour être plus pertinent et proposer une évaluation

objective du patient, il serait recommandé d’avoir une session de familiarisation du patient

avec tous les tests physiques dans les jours précédant l’inclusion dans le programme du centre

de l’Arche.

De la même manière que pour les qualités physiques des individus, le questionnaire de Dallas

témoigne d’une amélioration générale de la qualité de vie des patients du centre puisqu’on

note une amélioration de tous les items, hormis du comportement social. D’autres études

arrivent aux mêmes conclusions (Olivier et coll. 2008 ; Verfaille et coll. 2004). Contrairement

à d’autres travaux (Olivier et coll. 2008 ; Véron et coll. 2008), les résultats de notre étude ne

montrent pas d’amélioration significative pour l’EVA mais seulement une tendance entre

l’inclusion et la sortie du programme RFR des patients lombalgiques (p = 0,06). On peut

imputer ce résultat au nombre réduit de patients lombalgiques (n = 11) ayant participé à notre

étude. Olivier et coll. (2008) ont, par exemple, observé une diminution de la douleur dans une

population de soixante patients. Néanmoins, la mise en relation deux à deux de ces différentes

évaluations ne montre aucune corrélation entre la qualité de vie des patients et les évaluations

physiques, ni même entre les évaluations physiques elles-mêmes. Il est alors possible de se

demander objectivement si toutes ces mesures sont nécessaires puisqu’au final les évaluations

Etude 3 Discussion

88

juxtaposent une batterie de mesures indépendantes les unes des autres. Celles-ci nous

confirment seulement que les patients améliorent leurs scores entre le début et la fin du

programme RFR. Il est probable que les trois semaines de réadaptation fonctionnelle du

centre de l’Arche soient plus efficaces sur le déconditionnement des patients (amélioration

des paramètres physiques et de la qualité de vie) que sur la douleur elle-même (pas de

différence entre l’inclusion et la sortie). Le programme semble avoir un impact sur les patients

qui reprennent l’habitude de réaliser des activités quotidiennes sans être freinés par la douleur.

4.2. Apport de la mesure isocinétique

Les résultats de notre étude montrent un intérêt certain de l’évaluation isocinétique des

patients lombalgiques dans le programme de RFR. Dans un premier temps, on note que

seulement deux paramètres ne présentent pas de différence significative entre le temps de

l’inclusion et la sortie du patient, M0 pour les muscles fléchisseurs du tronc et V0 pour les

muscles extenseurs (Tableau 4). Ces résultats appuient l’hypothèse que les sujets

lombalgiques chroniques continuent de solliciter la sangle abdominale dans les activités

quotidiennes induisant une moindre perte de leur force maximale. Par contre, le programme

proposé au centre de l’Arche pour le renforcement des muscles abdominaux semble avoir un

impact sur la vitesse de contraction des sujets pour ce groupe musculaire. En effet, si l’on

compare les patients lombalgiques ayant participé à cette étude au groupe contrôle de l’étude

2, la différence significative notée au niveau des fléchisseurs du tronc pour V0 et Pmax n’existe

plus à la sortie des patients. Le réentraînement à l’effort du centre de l’Arche est fondé sur

l’utilisation de charges intermédiaires (entre 60% et 75% du 1-RM estimé à partir du 3-RM).

L’utilisation de telles charges permet donc d’améliorer ou de maintenir une production de

force élevée, mais permet également d’améliorer la vitesse de contraction du muscle (Fleck et

Kraemer 1987 ; Kanehisa et Miyashita 1983).

Etude 3 Discussion

89

Pour les muscles extenseurs du tronc, l’amélioration significative de M0 et de Pmax (Tableau 4)

entre l’entrée et la sortie du programme reste insuffisante en comparaison du groupe contrôle

de l’étude 2. En effet, on observe toujours une différence significative pour ces deux

paramètres entre les deux groupes. Ces résultats conduisent à supposer que l’amélioration de

la force des extenseurs est principalement liée, comme pour les tests classiques, à une

meilleure coordination de tous les muscles composant les extenseurs du tronc.

Les paramètres musculaires estimés à partir des mesures isocinétiques sont les seuls à être

reliés à plusieurs paramètres estimés à partir des évaluations classiques et de la qualité de vie

à la sortie du programme. En premier lieu, on note une relation significative (Figure 37) entre

la Pmax et la 1-RM pour les muscles fléchisseurs d’une part, et une tendance (p = 0,07) entre la

Pmax et la 1-RM pour les muscles extenseurs d’autre part. Si la tendance observée pour les

muscles extenseurs peut là encore être due à une population peu élevée, elle dénote également

que le programme de renforcement de ce groupe musculaire, qui est identique à celui décrit

ci-avant pour les muscles fléchisseurs, n’est pas suffisant pour améliorer le paramètre

« défaillant », à savoir la force des extenseurs, tout du moins chez les patients les moins forts.

Lors de l’étude précédente, nous avions avancé l’hypothèse que le programme du centre de

l’Arche devait différencier les renforcements des muscles fléchisseurs et extenseurs du tronc.

Il faudrait pour les muscles fléchisseurs, un programme à base de charges légères mais avec

beaucoup de répétitions alors que pour les muscles extenseurs, un protocole de

développement de la force à base de charges lourdes (avec moins de répétition) semble plus

approprié. Pour vérifier cette hypothèse il faudrait envisager une étude sur une période de

renforcement alors plus longue que 3 semaines.

Toutefois, la Pmax des extenseurs est significativement reliée au lever de charge (Figure 36).

Ce résultat reste cohérent puisque les extenseurs du tronc participent largement à l’exécution

de ce type d’exercice. Néanmoins, au départ du geste, les membres inférieurs ont une

Etude 3 Discussion

90

importance qui est probablement non négligeable. Même si cette mesure correspond à un test

fonctionnel intéressant puisqu’il se rapproche d’un geste de la vie courante, il ne permet pas

d’axer l’évaluation de l’individu exclusivement sur les extenseurs du tronc contrairement à

l’évaluation isocinétique. Une analyse vidéo du mouvement permettrait de quantifier la part

des extenseurs dans la production de force et/ou de puissance au cours du lever de charge.

Enfin, l’évaluation isocinétique est reliée à l’amélioration de la qualité de vie. En effet, le

moment maximal M0 des muscles extenseurs du tronc est le seul paramètre relié à l’item de

l’auto-questionnaire de Dallas reflétant les activités de la vie quotidienne (r = 0,63, p < 0,05) à

la sortie du programme. L’amélioration du « mieux-être » ressenti par les patients,

s’accompagne d’une augmentation de la force des muscles du dos. On peut penser que pour

un programme plus long (celui de 5 semaines, par exemple), d’autres items pourraient être

reliés à des paramètres musculaires.

Ces premières données, si elles étaient confirmées sur un plus grand nombre de patients,

permettraient d’envisager le remplacement de l’ensemble des tests, dont la pertinence est

discutable et les résultats souvent difficilement quantifiables, par la mesure dans des

conditions isocinétiques, des relations force-vitesse des muscles fléchisseurs et extenseurs du

tronc.

5. En résumé

Les résultats de cette étude montrent que le programme proposé au centre de l’Arche améliore

les performances physiques des personnes lombalgiques chroniques incluses dans le

programme. Ces résultats sont en accord avec ceux largement présentées dans la littérature

scientifique. Cependant, l’évaluation isocinétique, si elle reste complémentaire, apporte un

intérêt certain puisqu’elle permet de mettre en relation les paramètres musculaires des

muscles fléchisseurs et extenseurs du tronc avec les évaluations physiques classiquement

Etude 3 Discussion

91

effectuées au centre de l’Arche et avec la qualité de vie des patients. Les mesures

isocinétiques montrent également que les extenseurs du tronc, principalement touchés par la

lombalgie chronique, sont toujours en déficit après un programme de trois semaines de

restauration fonctionnelle du rachis. Ce programme reste trop court pour ramener ce groupe

musculaire à un niveau de force comparable aux sujets sains de notre étude.

Conclusion générale et perspectives

92

CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES


93

Ce travail de thèse visait à caractériser les capacités musculaires du tronc à partir de

contractions isocinétiques et à étudier l’intérêt d’une telle évaluation dans le cadre d’un

programme de restauration fonctionnelle du rachis (RFR) proposé au centre de l’Arche chez

des patients lombalgiques chroniques.

Les capacités mécaniques d’un groupe musculaire sont décrites par les relations entre la

production de force ou de puissance du groupe musculaire considéré et sa vitesse de

contraction. La détermination de ces relations nécessite de mesurer précisément la force (ou le

moment pour un mouvement de rotation), la puissance et la vitesse lors de mouvements

maximaux effectués dans différentes conditions de charges (dans le cas de mouvements iso-

inertiels) ou de vitesse (dans le cas de mouvements isocinétiques). Si ces relations sont bien

définies pour les muscles des membres inférieurs et supérieurs, elles n’ont jamais été décrites

pour les muscles du tronc.

La première étude de ce travail de thèse avait pour objectif de proposer un protocole

d’évaluation isocinétique des muscles fléchisseurs et extenseurs du tronc pour décrire les

relations moment-vitesse et puissance-vitesse de ces deux groupes musculaires. Cette étude

réalisée avec des sujets sains a montré que les relations moment-vitesse et puissance-vitesse

de ces groupes musculaires sont respectivement linéaires et polynomiales du second ordre

comme le rapporte la littérature pour d’autres articulations. Cette étude a également démontré

la nécessité d’évaluer les deux groupes musculaires sur deux sessions différentes afin d’éviter

l’apparition de la fatigue et une éventuelle diminution de motivation des patients.

Les problèmes de fiabilité des mesures étant résolus, ce protocole a ensuite été proposé à des

sujets lombalgiques chroniques. Le but de cette deuxième étude était de voir si ces relations

restaient conformes à celles obtenues pour les sujets sains ou si la pathologie avait une

quelconque influence sur la forme et/ou sur les paramètres mécaniques extrapolés (le moment

maximal isométrique M0, la vitesse de contraction à vide V0, la puissance maximale Pmax et la


94

vitesse optimale Vopt). Les résultats de cette étude ont montré que les relations restaient

identiques à celles des sujets sains, et que le seul paramètre qui distinguait les deux

populations pour les deux groupes musculaires était la puissance maximale. Par contre, la

comparaison des différents moments mesurés à chaque vitesse et le rapport

fléchisseurs/extenseurs ne présentaient aucune différence significative entre les deux

populations. Nous avons également observé que les patients lombalgiques présentaient des

valeurs de vitesse de contraction V0 pour les muscles fléchisseurs, et un moment maximal

isométrique pour les extenseurs plus faibles que la population contrôle. Cette étude offre la

perspective de proposer un travail de renforcement musculaire plutôt orienté sur la force pour

les muscles extenseurs du tronc et sur la vitesse pour les muscles fléchisseurs du tronc.

La troisième étude de ce travail a étudié l’intérêt d’intégrer dans le protocole d’évaluation du

centre de l’Arche la détermination de ces relations moment-vitesse et puissance-vitesse. On

note pour les résultats à l’échelle visuelle analogique ainsi qu’au questionnaire de qualité de

vie, une amélioration des scores entre l’entrée et la sortie du programme RFR. Les résultats

aux évaluations isométriques à partir des tests de Ito et Sorensen couramment utilisés dans ces

programmes RFR, à l’évaluation iso-inertielle de soulever de charge et de la 1-RM et aux

mesures isocinétiques ont tous montré une amélioration significative des capacités des

patients entre leur inclusion dans le programme et leur sortie, trois semaines plus tard.

Néanmoins, cette amélioration peut en partie être imputée à une meilleure activation motrice à

travers le réentraînement à l’effort proposé par le centre de l’Arche, mais également à une

reprise d’assurance des patients. L’évaluation isocinétique des patients lombalgiques montre

une amélioration des paramètres musculaires des fléchisseurs du tronc puisque la différence

qui existait avec les sujets sains a disparu à la sortie du programme. Toutefois, la différence

de capacités musculaires des muscles extenseurs restent toujours présentes à la fin du

programme malgré une amélioration de la puissance maximale, entres autres.


95

Si ce travail montre bien la complémentarité qu’apporte l’évaluation isocinétique des relations

moment-vitesse et puissance-vitesse dans le cadre de l’évaluation des patients lombalgiques,

il ouvre également plusieurs perspectives de travail. Tout d’abord, il serait aussi intéressant de

continuer à augmenter le nombre de sujets lombalgiques pour affiner l’analyse des données

obtenues avec l’ergomètre isocinétique. Ensuite, l’application de ce protocole d’évaluation

isocinétique à des patients lombalgiques inclus dans un programme RFR sur 5 semaines

permettrait de voir si le travail proposé au centre a un effet sur les muscles extenseurs du tronc

sur une telle durée, comme il semble en avoir un sur les muscles fléchisseurs au bout de trois

semaines. La mise en place d’un protocole de renforcement musculaire différencié pour les

muscles fléchisseurs et extenseurs du tronc permettrait de vérifier l’hypothèse selon laquelle

le programme RFR proposé peut être amélioré et répondre plus personnellement et

efficacement aux besoins du sujet lombalgique. La comparaison entre les femmes et les

hommes atteints de lombalgie pourrait également permettre de voir si la lombalgie a la même

incidence sur la diminution des capacités musculaires, ou si elle varie selon le sexe comme

c’est le cas par exemple pour les personnes âgées.

Références bibliographiques

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