Transcript Ruddy Richard (Clermont-Ferrand)

Exercice Excentrique Dynamique
Ruddy RICHARD
- Service de Médecine du Sport et des Explorations Fonctionnelles
CHU G. Montpied, 58 rue Montalembert,
63000 Clermont-Ferrand
- INRA, UMR 1019, 63000 Clermont-Ferrand
[email protected]
PLAN
Définition : Exercice Excentrique Dynamique EED
Bénéfices de l’exercice excentrique
Exercice excentrique et stratégie thérapeutique
Aspects musculaires et métaboliques
PLAN
Définition : Exercice Excentrique Dynamique EED
Bénéfices de l’exercice excentrique
Exercice excentrique et stratégie thérapeutique
Aspects musculaires et métaboliques
Exercice Excentrique Dynamique
Définition
Travail Segmentaire
Mouvement simple
Sollicitation des agonistes et antagonistes
Dynamomètre Isométrique / Isocinétique
Dynamomètre de type CYBEX®
Travail Musculaire Global
Mouvements complexes
Sollicitation de tout l’axe jambier
Ergocycles artisanaux
Ergocycle du commerce ?
Exercice Excentrique Dynamique
Définition
Exercice Excentrique Dynamique
Définition
Exercice Excentrique Dynamique
Définition
W = m×g×h
W =- m×g×h
Exercice Excentrique Dynamique
Définition
Force
F / F0
2
Etirement
1
0
Force développée par le
muscle en fonction de la
vitesse initiale d’étirement
ou de raccourcissement
raccourcissement
Vitesse de
contraction
Hydrolyse de
l’ATP
Exercice Excentrique Dynamique
Définition
HC 330
Haute intensité en concentrique (330 W)
HE 330
Haute intensité en excentrique (330 W)
LC 70
Basse intensité en concentrique (70W)
Perrey S et al. J Appl Physiol 2001. 91:2135-2142
Exercice Excentrique Dynamique
Définition
RATIO Concentrique Vs. Excentrique
A même VO2 sur ergocycle
Puissance mécanique PEXC = 3× PCON
A même VO2 sur tapis roulant
Pour une vitesse déterminée
Pente EXC (pente -) = 2×Pente CON (pente +)
Même ratio chez l’homme et l’animal (rat)
Sur ergocycle à même VO2
- Débit cardiaque (Qc) QcEXC = 2× QcCON
- Même VE mais pas d’augmentation du Vt en EXC
PLAN
Définition : Exercice Excentrique Dynamique EED
Bénéfices de l’exercice excentrique
Exercice excentrique et stratégie thérapeutique
Aspects musculaires et métaboliques
Bénéfices de l’EED
Forte contrainte mécanique
Faible stimulation métabolique
Développement de la force
Activation des processus de
régénération, activation des
cellules satellites
Proprioception, équilibre
Pathologie chronique
Insuffisance Cardiaque
BPCO
Sujets âgés, sarcopénie
Mitochondriopathie
Bénéfices de l’EED
Sujets âgés
Pathologies chroniques
Faisabilité
Bénéfices
- Développement de la force
- Amélioration de la proprioception
Bénéfices de l’EED
Faisabilité
BPCO Sévères
Âge 63 ans (54 - 71)
VEMS 17 - 49 % des théoriques
Pic Puissance CON 73±29 W
(35 – 110 W)
Limitation ventilatoire
ECC 146±55 W (65 – 244
W)
2 × la puissance pic CON
Vieira D et al. J of COPD 2011. 8(4):270-274
Bénéfices de l’EED
Bénéfice : Développement de la Force
CON vs. EXC – 8 sem. d’entraînement à 60% du VO2max
6 sujets par groupe, Post-IDM, âge 55 ± 2,6 ans
Steiner R et al. Eur J Appl Physiol 2004. 91:572-578
Bénéfices de l’EED
Bénéfice : Amélioration de la Proprioception

 Pré
 Post


Sujets Âgés
21 sujets : 80,2 ans (70 – 93)
11 sem., 3 séances (10 – 20 min) /sem
Groupe CTRL () , musculation classique
Dans les deux groupes :
- Gain significatif de force
- Gain significatif au « Timed up and go »
- Seul le groupe EXC () atteint un
« Low Fall Risk » après EED (EXC)
LaStayo P et al. J of Gerontology 2003. 58A(5):419-424
PLAN
Définition : Exercice Excentrique Dynamique EED
Bénéfices de l’exercice excentrique
Exercice excentrique et stratégie thérapeutique
Aspects musculaires et métaboliques
EED et Stratégie Thérapeutique
Nous sommes encore dans un rationnel de recherche et
pas encore dans un rationnel de prescription et de
stratégie thérapeutique
Ce qui est démontré :
1.
2.
EXC présente des avantages dès que le niveau de contrainte mécanique
est plus élevé qu’en CON
EXC est une alternative au CON lorsque les limitations centrales
(cardiaques – respiratoires) ne permettent pas de travailler en CON
Ce qui reste à confirmer
1.
2.
Le ratio CON/EXC dans les programmes d’entraînement
Le niveau de lésions musculaires résiduel voulu
Ce qui reste à préciser :
1.
2.
La fréquence, durée, intensité, répétition des séances
Le bénéfice de l’entraînement à iso-puissance comparé au CON
EED et Stratégie Thérapeutique
Patient sévère handicap chronique type IC BPCO
CON Concentrique
EXC Excentrique
1 semaine
Introduction du concentrique
Excentrique :
Développer de la force et
préparation du muscle
EED et Stratégie Thérapeutique
Sujet âgé sarcopénie sans antécédents CV/Respiratoires
CON Concentrique
EXC Excentrique
50%CON – 50% EXC
1 semaine
Excentrique :
Habituation, préparation
du muscle
PLAN
Définition : Exercice Excentrique Dynamique EED
Bénéfices de l’exercice excentrique
Exercice excentrique et stratégie thérapeutique
Aspects musculaires et métaboliques
Aspects Musculaires
En réponse à un entraînement en ECC (EED)
Développement de la composante de force
Développement des capacités aérobies
ADN mitochondrial et mutations (hétéroplasmie)
Aspects Musculaires
L’analyse des résultats doit tenir compte des
intensités choisies dans les protocoles
Deux stratégies (toujours comparées au concentrique):
A même stimulation mécanique
A même stimulation métabolique
(Puissance de 2 à 4 fois plus élevée selon la nature de l’ergomètre et le rendement des ergocycles)
Pas de limitations centrales
Limitations centrales
→ A même VO2
→ Forte surcharge recherchée (sportif, certaines études Homme)
→ Amplification des réponses (développement de la force)
→ Peu ou pas d’études sur les aspects aérobies (effets similaires ?)
→ Dommage musculaire
→ Même puissance / Puissance plus élevée mais VO2 cible plus basse
→ S’affranchir des limitations centrales (IC – BPCO)
→ Résultats intermédiaires sur la force, gain plus modérés
→ Effets aérobies ?
→ Dommage musculaire
Aspects Musculaires
L’analyse des résultats doit tenir compte des
intensités choisies dans les protocoles
Deux stratégies (toujours comparées au concentrique):
A même stimulation mécanique
A même stimulation métabolique
(Puissance de 2 à 4 fois plus élevée selon la nature de l’ergomètre et le rendement des ergocycles)
Pas de limitations centrales
Limitations centrales
→ A même VO2
→ Forte surcharge recherchée (sportif, certaines études Homme)
→ Amplification des réponses (développement de la force)
→ Peu ou pas d’études sur les aspects aérobies
→ Dommage musculaire
→ Même puissance / Puissance plus élevée mais VO2 cible plus basse
→ S’affranchir des limitations centrales (IC – BPCO)
→ Résultats intermédiaires sur la force, gain plus modérés
→ Effets aérobies ?
→ Dommage musculaire
Aspects Musculaires
Développement de la composante de force
Même contrainte mécanique
Pente 16%
3 semaines
Vitesse 14 m/min
Lynn R and Morgan DL. J Appl Physiol 1985. 77(3):1439-1444
Aspects Musculaires
Développement de la composante de force
Contrainte mécanique plus
élevée en EXC (× 2 à 3)
8 semaines
14 subjects
19-38 ans (moyenne 24 ans)
Biopsies avant et après
Entraînement au même % de Fc
LaStayo PC et al. Am J Physiol 2000. 278(5):R1282-1288
Concentric
Eccentric
Dufour S et al. Med Sci Sports Exerc 2004. 36(11):1900-1906
Aspects Musculaires
Développement des capacités aérobies
Vastus Intermedius Rat
Comparé au CON
A même puissance mécanique
Pas d’augmentation de Vmax
Augmentation du KmADP
A même niveau métabolique (même VO2)
Augmentation du KmADP +, Tendance Vmax
Résultats à confirmer …
Aspects Musculaires
Développement des capacités aérobies
Même contrainte mécanique
Vastus Intermedius Rat
EXC
20 jours
EXC
5 jours
Isner-Horobeti ME et al. Muscle and Nerve 2014. Feb 20
EXC
20 jours
EXC
5 jours
Aspects Musculaires
Développement des capacités aérobies
Vastus Intermedius Rat (n=10) Même contrainte mécanique
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Consommation d'oxygène du muscle Vaste
Interne en présence de pyruvate (J0) et de
pyruvate + ADP (Jmax)
Km en pyruvate du muscle Vaste Interne
500
P<0,05
400
J0
Jmax
[ADP] en µM
JO2 en natom
Même contrainte métabolique
300
200
100
0
Témoin
CON 15
EXC 15
EXC 30
Témoin
Même
Puissance
CON 15
EXC 15
Même
Puissance
Données non publiées
Même VO2
P.Sirvent, B.Morio, R.Richard
Même VO2
EXC 30
Aspects Musculaires
Dommage musculaire
Vastus Intermedius Rat
Kapchinski S et al. Article en soumission JAP
Même contrainte mécanique
Aspects Musculaires
EET et ADN mitochondrial
Objectif : modification du taux d’hétéroplasmie
mitochondriale musculaire (réduction)
Hypothèses :
1.
2.
Il y a un taux plus faible des mutations au niveau des mitochondries des
cellules satellites
Les exercices qui activent les cellules satellites devraient contribuer à la
diminution du mtDNA muté
Taivassalo T et al. Gene shifting: a novel therapy for mitochondrial myopathy.
Human Molecular genetics 1999 – ECC segmentaire effet +
Murphy JL et al. Resistance training in patients with single, large-scale deletions of
mitochondrial DNA . Brain 2008 – RT (ECC segmentaire) pas d’effet
Aspects Musculaires
EET et ADN mitochondrial
→ Les protocoles sont construits pour minimiser
les douleurs et les lésions musculaires
→ Dans le cadre de cette problématique
spécifique, il est probablement nécessaire de
maintenir un niveau lésionnel suffisant et
constant
Les protocoles usuels en excentrique
Le niveau de stress musculaire des 2 études prises en référence
Aspects Musculaires
EET et ADN mitochondrial
Isner-Horobeti ME et al. Muscle and Nerve 2014. Feb 20
Aspects Musculaires
EET et ADN mitochondrial
8
1000
900
7
800
700
5
Témoins
4
CON
EXC
3
CK (U.L-1)
-1
Lactate (mmol.L )
6
600
Témoins
CON
500
EXC
400
300
2
200
1
100
0
0
Repos
1 jour
5 jours
20 jours
Repos
5 jours
Isner-Horobeti ME et al. Muscle and Nerve 2014. Feb 20
20 jours
Aspects Musculaires
EET et ADN mitochondrial
Augmentation de
la puissance
Diminution des
douleurs
LaStayo PC et al. Am J Physiol 2000. 278(5):R1282-1288
Aspects Musculaires
EET et ADN mitochondrial
1400
90
Repos
1200
80
1000
600
TT
MJL
400
200
Mutant mtDNA (%)
70
800
CK (U.L-1)
8,3%
60
50
TT
MJL
40
30
0
20
-200
10
-400
0
2
7
9
18
Semaines
20
27
84
0
Avant
Après
TT - Taivassalo T et al. Gene shifting: a novel therapy for mitochondrial myopathy. Human Molecular genetics 1999
MJL - Murphy JL et al. Resistance training in patients with single, large-scale deletions of mitochondrial DNA . Brain 2008
CONCLUSION
1) EXC est une stratégie nouvelle et complémentaire d’entraînement
2) Son intérêt principal est l’augmentation de la contrainte mécanique
par rapport au concentrique
3) En comparaison à l’exercice concentrique
- Si le niveau de puissance est le même peu ou pas d’effets
additionnels
- Si le niveau de puissance est plus important
Effet significatif sur la force
Plus le niveau de VO2 sera comparable plus les effets sur les
capacités aérobies seront importants
4) Dans certaines situations il est probablement souhaitable de
maintenir un niveau lésionnel musculaire (cas de l’activation des
cellules satellites)
Remerciements
Equipes Associées
Pr. Hans Hoppeler (Institute of Anatomy University of Bern)
Dr. E Lampert, Dr. B Mettauer, Pr. J Lonsdorfer (Strasbourg)
Mr. JP Speich (Ingénieur Biomédic. Strasbourg)
Equipes associées :
INRA UMR 1019, Clermont-Ferrand, B Morio
AME2P, Clermont-Ferrand, P Sirvent, N Boisseau
McGill University, Chest Institute, J Bourbeau, T Taivassalo, H Pérrault
S Dufour, ME Isner-Horobeti, F Daussin, JB Lechauve, A Michaud,
A Stalter, S Kapchinski
Exercice Excentrique Dynamique
Ruddy RICHARD
- Service de Médecine du Sport et des Explorations Fonctionnelles
CHU G. Montpied, 58 rue Montalembert,
63000 Clermont-Ferrand
- INRA, UMR 1019, 63000 Clermont-Ferrand
[email protected]
Isner-Horobeti ME et al. Muscle and Nerve 2014. Feb 20
8
1000
900
7
800
700
5
Témoins
4
CON
EXC
3
CK (U.L-1)
Lactate (mmol.L-1)
6
600
Témoins
500
CON
EXC
400
300
2
200
1
100
0
0
Repos
1 jour
5 jours
20 jours
Repos
5 jours
Isner-Horobeti ME et al. Muscle and Nerve 2014. Feb 20
20 jours
Augmentation de
la puissance
Diminution des
douleurs
LaStayo PC et al. Am J Physiol 2000. 278(5):R1282-1288
EED et Stratégie Thérapeutique
Hétéroplasmie mitochondriale
CON Concentrique
EXC Excentrique
1 semaine
Excentrique :
Maintenir des
mécanismes lésionnels