Entraînement avec occlusion vasculaire

Introduction(edit | edit source)

La faiblesse musculaire est fréquente dans un grand nombre d’affections et de pathologies. Il a été démontré que l’entraînement à résistance élevée est le moyen le plus efficace d’améliorer la force musculaire et d’obtenir une hypertrophie musculaire. Cependant, pour certaines populations de patient nécessitant un renforcement musculaire, par exemple celles souffrant de douleurs chroniques ou en période post-opératoire, les exercices à résistance élevée et à haute intensité peuvent ne pas être appropriés cliniquement. Les patients atteints affections entraînant une perte de masse musculaire, telles que le cancer, le virus de l’immunodéficience humaine (VIH), le diabète et la MPOC, pourraient probablement retirer des bienfaits du renforcement et d’hypertrophie musculaires, mais ils ne peuvent pas tolérer des exercices à haute intensité ou avec des charges élevées.^{(1)(2)(3)(4)(5)(6)}

L’entraînement avec occlusion vasculaire (EOV), connu sous le nom « Blood Flow Restriction » en anglais, est une technique qui combine des exercices de faible intensité avec une occlusion vasculaire qui produit des résultats similaires à ceux d’un entraînement à haute intensité. Il est utilisé dans les salles de sport depuis un certain temps, mais il gagne en popularité dans les milieux cliniques⁽⁷⁾⁽⁸⁾.

Entraînement avec occlusion vasculaire (EOV) (edit | edit source)

L’EOV a été initialement développé dans les années 1960 au Japon et connu sous le nom de « KAATSU training »⁽⁹⁾. Il implique l’application d’un brassard pneumatique (garrot) en proximal du muscle à entraîner. On peut l’utiliser pour les membres supérieurs et inférieurs. Le brassard est ensuite gonflé à une pression spécifique dans le but d’obtenir une occlusion artérielle partielle et une occlusion veineuse complète. On demande ensuite au patient d’effectuer des exercices en résistance à une faible intensité de 20 à 30 % de sa résistance maximale (1RM), avec un nombre élevé de répétitions par série (15 à 30) et des intervalles de repos courts entre les séries (30 secondes)⁽¹⁰⁾.

EOV et renforcement musculaire (edit | edit source)

Comprendre la physiologie de l’hypertrophie musculaire (edit | edit source)

L’hypertrophie musculaire est l’augmentation du diamètre du muscle ainsi que de la quantité de protéines à l’intérieur des fibres. L’augmentation de la surface de la section transversale du muscle est en corrélation directe avec l’augmentation de la force⁽¹¹⁾.

Le stress musculaire et le stress métabolique sont les deux principaux facteurs responsables de l’hypertrophie musculaire.

Stress mécanique et métabolique (edit | edit source)

Lorsqu’un muscle est soumis à un stress mécanique, la concentration d’hormones anabolisantes augmente. L’activation des cellules souches myogènes et l’augmentation des hormones anabolisantes entraînent un métabolisme des protéines et, de ce fait, une hypertrophie musculaire peut se produire^(12)(13).

La libération d’hormones, l’hypoxie et le gonflement des cellules se produisent lorsqu’un muscle est soumis à un stress métabolique⁽¹⁴⁾, autant de facteurs qui font partie de l’anabolisme musculaire.

Activation des cellules souches myogènes (edit | edit source)

Les cellules souches myogènes (cellules satellites) se trouvent entre la lame basale et la membrane plasmique des myofibres. Elles sont normalement inactives et sont activées en réponse à une blessure musculaire ou à un stress musculaire accru. Ces cellules sont responsables à la fois de la réparation des fibres musculaires endommagées et de la croissance des fibres elles-mêmes⁽¹¹⁾.

Libération d’hormones (edit | edit source)

Tout exercice, qu’il soit en résistance ou en aérobie, entraîne une augmentation significative de l’hormone de croissance humaine (HCH). Le facteur de croissance semblable à l’insuline et l’hormone de croissance sont responsables de l’augmentation de la synthèse du collagène après l’exercice et favorisent la récupération musculaire. L’hormone de croissance elle-même n’entraîne pas directement l’hypertrophie musculaire, mais elle favorise la récupération musculaire et facilite donc potentiellement le processus de renforcement musculaire⁽¹⁵⁾. L’accumulation d’acide lactique et d’ions hydrogène (par exemple lors d’un entraînement en hypoxie) augmente davantage la libération de l’hormone de croissance⁽¹³⁾.

Il a été démontré que l’entraînement à haute intensité réduit la myostatine et crée ainsi un environnement propice à l’hypertrophie musculaire⁽¹²⁾. La myostatine contrôle et inhibe la croissance cellulaire dans le tissu musculaire. Elle doit être désactivée pour que l’hypertrophie musculaire se produise.

Hypoxie(edit | edit source)

L’entraînement en résistance entraîne la compression des vaisseaux sanguins dans les muscles entraînés. Il en résulte un environnement hypoxique dû à une réduction de l’apport d’oxygène au muscle. L’hypoxie active le facteur induit par l’hypoxie (HIF-1α). Cela entraîne une augmentation du métabolisme anaérobie lactique et la production d’acide lactique⁽¹⁴⁾.

Gonflement cellulaire (edit | edit source)

Une accumulation de sang et de métabolites entraîne un gonflement des cellules. Ce gonflement cellulaire provoque une réaction anabolique et entraîne une hypertrophie musculaire⁽¹⁶⁾. Le gonflement cellulaire peut provoquer un stress mécanique qui activera ensuite les cellules souches myogènes, comme nous l’avons vu plus haut.

Effets de l’entraînement avec occlusion vasculaire sur la force musculaire (edit | edit source)

L’objectif de l’EOV est de reproduire les effets des exercices de haute intensité en recréant un environnement hypoxique à l’aide d’un brassard. Le brassard est placé en proximal du muscle entraîné et des exercices de faible intensité peuvent alors être effectués. Comme le brassard limite le flux sanguin, le sang capillaire pauvre en oxygène s’accumule et il se produit une augmentation des protons et d’acide lactique. Ainsi, les mêmes adaptations physiologiques du muscle (par exemple la libération d’hormones, l’hypoxie et le gonflement des cellules) lorsque des exercices de faible intensité sont combinés à l’EOV que lors d’exercices à haute intensité.⁽¹⁶⁾

• L’EOV à faible intensité entraîne une augmentation de la circonférence musculaire comparativement à l’exercice à faible intensité sans EOV. (1)
• L’EOV à faible intensité (EOV-FI) entraîne une augmentation de la teneur en eau des cellules musculaires (gonflement des cellules)⁽¹⁶⁾ et accélère le recrutement des fibres musculaires à contraction rapide⁽¹⁷⁾. On suppose également qu’une fois le brassard enlevé, une hyperémie (excès de sang dans les vaisseaux sanguins) se produit et provoque un gonflement encore plus important des cellules⁽¹⁰⁾.
• Il a été démontré qu’un EOV de courte durée et de faible intensité, d’une durée d’environ 4 à 6 semaines, entraîne une augmentation de 10 à 20 % de la force musculaire. Ces augmentations étaient comparables aux gains obtenus grâce aux exercices de haute intensité sans EVO⁽¹⁷⁾.

Une étude a comparé (1) l’intensité élevée, (2) l’intensité faible, (3) l’intensité élevée et faible avec EOV et (4) l’intensité faible avec EOV. Alors que les 4 protocoles d’exercices ont produit des augmentations du moment de force, des activations musculaires et de l’endurance musculaire sur une période de 6 semaines, les protocoles d’exercices à haute intensité (groupe 1) et EOV (groupes 3 et 4) ont produit les effets les plus importants et étaient comparables entre eux. ⁽¹⁸⁾

Équipement(edit | edit source)

Brassard pour l’EOV (edit | edit source)

L’EOV nécessite la pose d’un brassard (garrot) sur un membre. Le brassard doit être gonflé à une pression spécifique qui bloque le flux veineux tout en permettant le flux artériel pendant l’exécution des exercices.

Des équipements simples tels que des tubes chirurgicaux ou des sangles élastiques ont été utilisés dans des salles de sport pour produire cet effet⁽¹⁹⁾. Toutefois, ceux-ci ne sont pas recommandés car ils ne permettent pas de contrôler le degré d’occlusion du flux sanguin. Un diamètre trop étroit peut également entraîner une pression locale excessive et provoquer des lésions tissulaires.

Largeur des brassards pour l’EOV (edit | edit source)

Un brassard large est préférable pour bien appliquer l’EOV. Des brassards d’une largeur de 10 à 12 cm sont généralement utilisés. Un brassard plus large (15 cm) peut être préférable pour permettre une occlusion uniforme. Les brassards modernes sont conçus pour s’adapter au contour naturel du bras ou de la cuisse avec un rétrécissement allant de la partie proximale à la partie distale. Il existe également des brassards pécifiques pour les membres supérieurs et inférieurs qui permettent une meilleure adaptation.⁽²⁰⁾

Matériau des brassards pour l’EOV (edit | edit source)

Les brassards pour l’EOV peuvent être élastiques ou en nylon. Les brassards les plus étroits sont normalement élastiques et les plus larges en nylon. Avec les brassards élastiques, il y a une pression initiale avant même que le brassard ne soit gonflé, ce qui se traduit par une capacité différente à restreindre le flux sanguin par rapport aux brassards en nylon.⁽²¹⁾

Il a été démontré que les brassards élastiques fournissent une pression d’occlusion artérielle significativement plus élevée que les brassards en nylon. ⁽²²⁾

Pression des brassards pour l’EOV (edit | edit source)

Différentes méthodes de prescription de la pression du brassard pour l’occlusion vasculaire⁽²⁰⁾ :

1. une pression standard (utilisée pour tous les patients), par exemple 180 mmHg;
2. une pression liée à la pression artérielle systolique du patient, par exemple 1,2 ou 1,5 fois supérieure à la pression artérielle systolique;
3. une pression relative à la circonférence de la cuisse du patient.

Il est plus sécuritaire d’utiliser une pression adaptée à chaque patient, car des pressions différentes entraînent une occlusion du flux sanguin pour tous les individus dans les mêmes conditions.⁽²⁰⁾

Une échographie Doppler ou une pléthysmographie peuvent être utilisées pour déterminer le flux sanguin dans le membre. Le brassard est gonflé jusqu’à atteindre une pression spécifique où le flux sanguin artériel est complètement obstrué. C’est ce qu’on appelle la pression d’occlusion du membre (POM) ou la pression d’occlusion artérielle (POA). La pression du brassard est alors calculée en pourcentage de la POM, généralement entre 40 % et 80 %.

Cette méthode est préférable car elle permet de s’assurer que les patients s’exercent avec la bonne pression pour eux et pour le type de brassard utilisé. Cette méthode est plus sécuritaire et permet de s’assurer que les exercices sont effectués avec une pression optimale, ni trop élevée pour ne pas endommager les tissus, ni trop faible au point d’être inefficace.⁽²⁰⁾

La pression du brassard dépend de sa largeur et de la taille du membre sur lequel il est appliqué.

La clé de l’EOV est que la pression doit être suffisamment élevée pour bloquer le retour veineux et permettre l’accumulation de sang, mais pas trop, car le flux artériel doit être maintenu⁽²³⁾. La perception de la pression du brassard, sur une échelle de 0 à 10, a également été utilisée pour l’EOV. Wilson et al (2013) ont constaté qu’une perception de pression du brassard de 7 sur 10 entraînait une occlusion veineuse totale, mais permettait quand même un flux artériel^(24)(25).

Utilisation clinique (edit | edit source)

L’EOV a été utilisé pour obtenir une hypertrophie musculaire chez les athlètes et les personnes s’entraînant de manière récréative. Il peut également être utilisé dans les populations cliniques qui ne peuvent pas effectuer d’exercices à haute intensité en raison du stade de leur affection ou de leur pathologie.⁽²⁶⁾

Vidéos d’exemple d’EOV en clinique (en anglais original) :

Procédure(edit | edit source)

Membre supérieur : le garrot est placé sur la partie supérieure du bras. Le brassard est gonflé de manière à entraver 50 % du flux sanguin artériel et 100 % du flux veineux.

Membre inférieur : le garrot est placé sur la partie supérieure de la cuisse. Le brassard est gonflé de manière à entraver 80 % du flux sanguin artériel et 100 % du flux veineux. Une fois le brassard gonflé à la bonne pression, des exercices normaux sont effectués à environ 20-30% de la 1RM.

Prescription d’exercices ( éditer | source d’édition )

La prescription d’exercices pour l’EOV varie selon qu’il s’agit d’un entraînement en résistance (EOV-RE), d’un entraînement en aérobie (EOV-AE) ou d’un entraînement passif sans exercice (EOV-P)⁽³⁰⁾.

EOV-RE (entraînement en résistance) (edit | edit source)

Pour des résultats optimaux, l’entraînement en résistance devrait idéalement être effectué 2 à 4 fois par semaine. En théorie, l’entraînement en force avec l’EOV peut être effectué tous les jours, mais ce n’est peut-être pas la meilleure stratégie à long terme et l’entraînement 1 à 2 fois par jour ne devrait être effectué que sur des périodes plus courtes, soit de 1 à 3 semaines. L’EOV-RE est généralement une modalité d’exercice à articulation unique pour l’entraînement de la force.⁽³⁰⁾

L’hypertrophie musculaire grâce à l’EOV-RE peut être observée à l’intérieur de 3 semaines, mais la plupart des études précisent que cela peut prendre plus de 3 semaines.

Il a été démontré qu’une charge de 20-40% de la 1 RM produit des adaptations musculaires constantes avec l’EOV-RE.

• Le volume d’entraînement le plus couramment utilisé dans la littérature est de 75 répétitions réparties en 4 séries (30, 15, 15, 15).
• Les périodes de repos entre les séries sont normalement de 30 à 60 secondes.
• Il est important de maintenir le brassard gonflé pendant les périodes de repos pour capturer les métabolites. Il est possible d’utiliser une pression intermittente, mais celle-ci n’est pas aussi efficace qu’une pression continue.⁽³⁰⁾

La pression nécessaire pour bloquer le flux sanguin dans le membre dépend de la taille du membre, des tissus mous sous-jacents, de la largeur du brassard et du dispositif utilisé. La pression d’occlusion artérielle appliquée varie selon qu’il s’agit d’un membre supérieur ou inférieur et doit être comprise entre 40% et 80%.⁽³⁰⁾

EOV-AE (entraînement aérobie) (edit | edit source)

L’EOV peut être utilisé au cours d’un exercice aérobique et, dans la recherche, il a généralement été appliqué pendant la marche ou le cyclisme. Il est un peu plus difficile de maintenir la pression du brassard et il y a un manque de standardisation dans la littérature sur la pression du brassard pendant l’EOV-AE.⁽³⁰⁾De plus, il existe peu de preuves que l’EOV améliore la capacité aérobie et les performances chez les athlètes.⁽³¹⁾

EOV-P (passif, sans exercice) (edit | edit source)

L’EOV appliqué de manière passive (c’est-à-dire que l’on applique l’EOV sans faire d’exercice) n’a pas fait l’objet de recherches approfondies. Cependant, des résultats positifs ont été obtenus dans la réduction de l’atrophie musculaire après une reconstruction du ligament croisé antérieur. Les études réalisées n’ont pas utilisé de pressions standardisées et certaines pressions utilisées étaient suffisamment élevées pour entraîner une occlusion complète du flux sanguin, ce qui présente des risques pour la sécurité. L’EOV-P pourrait potentiellement être bénéfique pour les patients en phase postopératoire, mais des recherches supplémentaires sont nécessaires.⁽³⁰⁾

Effets indésirables (edit | edit source)

Les effets secondaires signalés lors de l’exécution des exercices BFR sont des évanouissements et des étourdissements, des engourdissements, des douleurs et de l’inconfort, des douleurs musculaires d’apparition retardée⁽³²⁾.

Contre-indications(edit | edit source)

Il faut évaluer les risques et les contre-indications liés à l’utilisation d’un garrot chez tous les patients avant de procéder à l’EOV.

• Les patients susceptibles de présenter des effets indésirables sont ceux qui souffrent d’une mauvaise circulation, d’obésité, de diabète, de calcification artérielle, de trait drépanocytaire, d’hypertension sévère ou d’insuffisance rénale⁽³³⁾.
• Les contre-indications potentielles à prendre en compte sont la thromboembolie veineuse, l’atteinte vasculaire périphérique, l’anémie drépanocytaire, l’infection du membre, la lymphadénectomie, le cancer ou la présence d’une tumeur, l’accès à la dialyse au niveau du membre, l’acidose, la fracture ouverte, l’augmentation de la pression intracrânienne, les greffes vasculaires ou les médicaments connus pour augmenter le risque de caillots ⁽¹³⁾.

Implications en matière de sécurité (edit | edit source)

Les implications de l’EOV en matière de sécurité sont contradictoires. Les préoccupations relatives à la sécurité concernent principalement le développement de thromboembolies veineuses (thrombose veineuse profonde et embolie pulmonaire) et de lésions musculaires⁽²⁰⁾. Les différentes préoccupations relatives à la sécurité et leurs implications sont discutées ci-dessous :

Hémostase et EOV (edit | edit source)

Le sang a la capacité de coaguler grâce à différents systèmes de coagulation. La coagulation sanguine est contrôlée en partie par le système fibrinolytique. La fibrinolyse peut aider à prévenir l’évolution d’un caillot sanguin en une thromboembolie veineuse.

Une revue systématique menée par da Cunha Nascimento et al. (2019) a évalué les effets à court et à long terme sur l’hémostase sanguine (l’équilibre entre la fibrinolyse et la coagulation). On y conclut que des recherches supplémentaires doivent être réalisées avant que des lignes directrices définitives puissent être émises.⁽³⁴⁾

Dans cette étude, les auteurs ont exprimé les inquiétudes suivantes⁽³⁴⁾ :

• les effets indésirables n’ont pas toujours été rapportés;
• le niveau d’entraînement préalable des participants n’était pas indiqué, ce qui fait une différence significative dans la réponse physiologique;
• les pressions utilisées dans les études étaient extrêmement variables, avec des méthodes d’occlusion et des critères d’occlusion différents;
• la plupart des études ont été menées à court terme et les réponses à long terme n’ont pas été évaluées;
• les études portaient sur des participants en bonne santé et non sur des participants présentant un risque de troubles thromboemboliques, un trouble de la fibrinolyse, un diabète ou une obésité.

Leur conclusion finale sur la sécurité de l’EOV est la suivante⁽³⁴⁾ :

« Les praticiens doivent donc prendre en compte les données probantes disponibles et se poser les questions suivantes :

1. Est-ce que le patient est suffisamment semblable aux participants des études que l’on a analysées ?
2. Est-ce que le traitement présente des avantages cliniquement intéressants qui l’emportent sur les risques potentiels ?
3. Existe-t-il un autre traitement qui donnerait de meilleurs résultats ? » ⁽³⁴⁾

⁽³⁵⁾

Lésions musculaires (edit | edit source)

En général, il est bien établi que des exercices inhabituels provoquent des lésions musculaires et des douleurs musculaires d’apparition retardée (D.O.M.S. pour « delayed-onset muscle soreness »), en particulier si les exercices impliquent un grand nombre d’efforts excentriques. Les D.O.M.S. sont normales après des exercices inhabituels, y compris après un EOV avec des charges légères, et devraient disparaître dans les 24 à 72 heures(2).

Les exercices en résistance avec des charges élevées, peu importe leur forme, peuvent entraîner des lésions musculaires. La dégradation excessive des muscles striés est connue sous le nom de rhabdomyolyse d’effort et peut entraîner des lésions organiques⁽³⁰⁾. L’incidence de la rhabdomyolyse due à l’EOV est très faible (environ 0,07 %-0,2 %). Elle semble similaire à celle de la rhabdomyolyse survenant dans un entraînement normal en résistance avec des charges élevées. Des craintes existent concernant la possibilité que le stress métabolique accru causé par l’EVO, même avec des charges faibles, puisse déclencher une rhabdomyolyse. Toutefois, l’incidence est si faible que les données probantes actuelles ne suggèrent pas qu’il existe un risque accru de rhabdomyolyse par l’EVO par rapport à d’autres formes d’entraînement en résistance⁽³⁰⁾. Cependant, une revue systématique récente analysant les données probantes à propos des dommages musculaires après des séances d’entraînement en résistance avec occlusion du flux sanguin suggère que l’EVO pratiqué avec des charges élevées et jusqu’à échec entraîne des dommages musculaires importants et que cette méthode d’entraînement devrait être évitée. Les résultats soulignent que le degré de dommage musculaire semble être atténué après une première séance d’entraînement en résistance avec l’EOV, ce qui démontre un effet protecteur grâce à ce type d’exercice. Par conséquent, les professionnels peuvent utiliser un principe d’augmentation progressive de la charge dans la structure de l’entraînement en résistance avec des programmes d’EOV dans des contextes cliniques.⁽³⁶⁾

Utilisation de garrots (edit | edit source)

Avec l’utilisation de systèmes modernes, le risque de complications dues au garrot est très faible et se situe entre 0,04 % et 0,8 %. Cependant, l’utilisation d’un garrot comporte un risque inhérent. Voici quelques-unes des complications courantes⁽¹³⁾ :

• les lésions nerveuses: la compression mécanique et l’ischémie neuronale jouent un rôle important.⁽³⁷⁾ Les lésions nerveuses peuvent aller d’une légère perte de fonction transitoire à des lésions irréversibles et à la paralysie;
• les lésions cutanées;
• les douleurs dues au garrot;
• les brûlures chimiques;
• les effets respiratoires, cardiovasculaires, circulatoires cérébraux et hématologiques causés par une ischémie prolongée;
• les changements de température.

Résumé(edit | edit source)

L’EOV peut être considéré comme une nouvelle modalité clinique permettant d’obtenir des adaptations physiologiques chez les personnes qui ne peuvent pas tolérer en toute sécurité des exercices à haute intensité ou qui ne peuvent pas produire d’activité musculaire volontaire. Toutefois, il est nécessaire de poursuivre les recherches pour établir les paramètres d’une application sécuritaire avant son utilisation clinique généralisée⁽⁷⁾. « Les professionnels de santé doivent également s’assurer qu’ils ont reçu une formation adéquate et qu’ils utilisent le bon équipement d’EOV et les bonnes techniques de prescription de pression pour garantir la sécurité de leurs patients.⁽²⁰⁾ »

Ressources supplémentaires (edit | edit source)