PRATIQUE

 

ELECTROMYOSTIMULATION :
ANALYSE CRITIQUE

 

Prof. M. VANDERTHOMMEN

Département de Médecine physique et Kinésithérapie-Réadaptation

Université de Liège

 

Les stimulations électriques excitomotrices (SEEM) se sont développées ces dernières années dans le cadre de la rééducation du muscle atrophié [3] mais également pour renforcer le muscle sain du sujet sédentaire [8] et sportif [2]. Les programmes de SEEM sont généralement réalisés à l'aide d'électrodes de surface placées en regard des points moteurs musculaires, permettent au kinésithérapeute ou à l'entraîneur de moduler de nombreux paramètres.

 

Le courant de stimulation le plus adéquat comprend des impulsions électriques de forme rectangulaire [5] et d'une durée égale à la chronaxie des axones moteurs stimulés, comprise entre 0,2 et 0,4 ms [1]. Cette sélection paramétrique autorise l'augmentation de l'intensité de stimulation à un niveau permettant l'excitation d'un nombre optimum d'unités motrices.

 

Dans un souci de totale innocuité, l'impulsion sera immédiatement compensée par une seconde impulsion rectangulaire de même surface, de même forme et de signes opposés [18], permettant de définir un courant bidirectionnel et symétrique.

 

Les impulsions doivent se succéder à une fréquence comprise entre 50 et 100 Hz pour optimaliser le tétanos musculaire [17].

 

Une électrode dite "excitatrice", de petite taille, sera placée sur le point moteur musculaire et le circuit est fermé à l'aide d'une électrode "indifférence", dont la surface est idéalement trois fois supérieure à celle de l'électrode excitatrice [5].

 

L'électrostimulation du quadriceps bénéficie d'un montage particulier comprenant trois électrodes excitatrices de petite taille reliées à trois canaux distincts et placées sur les points moteurs des trois chefs superficiels du muscle (vaste interne, vaste externe et droit antérieur). Pour la musculature ischio-jambière, il apparaît judicieux de placer quatre électrodes excitatrices (longue portion du biceps fémoral, courte portion du biceps fémoral, demi-tendineux et demi-membraneux). Dans le cadre de l'électrostimulation du quadriceps, les conditions biomécaniques angulaires optimales sont obtenues avec une flexion de genou à 60°. Par contre, pour la stimulation des ischio-jambiers, le positionnement idéal correspond à 30° de flexion du genou et 90° de flexion de la hanche [19].

 

Une première évaluation de l'efficacité des SEEM consiste à quantifier, de manière instantanée, la force évoquée électriquement maximale (FEE max.) et à l'exprimer en pourcentage de la force isométrique maximale volontaire (FIMV). Pour le quadriceps, la FEE max. induite à l'aide de paramètres adéquats de stimulation reste généralement comprise entre 60 et 80% de la FIMV [10,13]. Cette analyse confirme l'efficacité supérieure des contractions volontaires mais précise la possibilité de développer, sous stimulation électrique percutanée, des contractions musculaires sous-maximales. La force musculaire induite électriquement, plus faible en regard de l'effort volontaire, s'expliquerait par l'impossibilité d'obtenir un recrutement spatial complet suite aux sensations nociceptives accompagnant la stimulation maximale [9,14] mais également par l'absence de participation des muscles posturaux stabilisateurs [11].

 

Certains auteurs rapportent l'obtention de contractions quadricipitales électro-induites, parfois supérieurs aux potentialités maximales volontaires. Ces résultats ne résistent pas à l'analyse critique car ils sont obtenus dans des conditions contraignantes et irréalisables en pratique médico-sportive. En effet, il s'agit de contractions évoquées à l'aide d'électrodes musculaires implantées [6] ou encore d'une stimulation directe du nerf fémoral [7].

 

L'entraînement électro-induit apparaît efficace comme méthode de musculation chez le sujet sain [8]. Par ailleurs, l'amélioration de la FIMV sera directement proportionnelle à l'intensité de la contraction électro-induite lors des séances d'entraînement [11], confirmant l'intérêt d'utiliser des paramètres adéquats de stimulation.

 

Par ailleurs, l'intérêt d'associer la musculation classique par contraction volontaire aux SEEM apparaît en raison des mécanismes complémentaires d'adaptation musculaire : la contraction volontaire agit surtout au niveau de la commande musculaire et favorise l'aspect neuronal de l'activité motrice [12] alors que l'électrostimulation engendre directement des modifications trophiques et biochimiques musculaires [4, 15, 16].

 

 

 

BIBLIOGRAPHIE

 

1.       Bowman BR & Baker LL. - Effects of waveform parameters on comfort during transcutaneous on muscular electrical stimulation. Ann Biomed Eng, 1985, 13, 59-74.

2.       Delitto A, Brown M, Strube MJ, et al. - Electrical stimulation of quadriceps femoris in an elite weight lifter: A single subject experiment. Int J Sports Med, 1989, 10, 3, 187-191.

3.       Draper V, Ballard L. - Electrical stimulation versus electromyographic biofeedback in the recovery of quadriceps femoris muscle function following anterior cruciate ligament surgery. Phys Ther, 1991, 71, 6, 455-464.

4.       Duchateau J, De Montigny L, Hainaut K. - Differential effects of training by electrostimulation and by voluntary contractions. Arch Int Physiol Bioch, 1988, 96, 2, P11-P12.

5.       Dumoulin J, De Bisschop G. - Electrothérapie. 5e Edition. Maloine, Paris, 1987, 163-165.

6.       Hultman E, Sjöholm H. - Electromyogram, force and relaxation time during and after continuous electrical stimulation of human skeletal muscle in situ. J Physiol, 1983, 339, 33-40.

7.       Kramer JF, Mendryk SW. - Electrical stimulation as a strength improvement technique: A review. J Orth Sports Phys Ther, 1982, 4, 2, 91-98.

8.       Kramer JF. - Effect of electrical stimulation current frequencies on isometric knee extension torque. Phys Ther, 1987, 67, 1, 31-38.

9.       Lambert H, De Bisschop F, De Mey G, et al. - Calculation of electric current distribution in tissue. Eur J Phys Med Rehabil, 1991, 1, 5, 126-132.

10.   Maier P, Scharf HP, Puhl W. - Elektrostimulation des Musculus quadriceps Wirkug unterschiedlicher Reizströme. Z Phys Med Baln Med Klim, 1989, 18, 352-357.

11.   Miller C, Thepaut-Mathieu C. - Comparaison entre entraînement par contraction volontaire et entraînement par contraction électro-induite chez le sportif, in Pelissier J, Roques CF Ed.,  Electrostimulation des Nerfs et des Muscles. Masson, Paris, 1992, 184-191.

12.   Moritani T, De Vries HA. - Neural factors versus hypertrophy in the time course of strength gain. Am J Phys Med, 1979, 58, 3, 115- 130.

13.   Reisman MA. - A comparison of electric stimulators in eliciting muscle contractions. Phys Ther, 1984, 64, 5 , 751.

14.   Vanderthommen M, Depresseux JC, Dauchat L, et al. - Spatial distribution of blood flow in electrically stimulated human muscle: a positron emission tomography study. Muscle Nerve, 2000, 23, 482-489.

15.   Vanderthommen M, Duteil S, Raynaud JS et al. – A comparison of voluntary and electrically induced contractions by interleaved 1H and 31P NMRS.  J Appl Physiol, 2003, 94, 1012-1024.

16.   Vanderthommen M, Gilles R, Carlier P, et al. – Human muscle energetics during voluntary and electrically induced isometric contractions as measured by 31P NMR spectroscopy. Int J Sports Med, 1999, 20, 279-283.

17.   Vanderthommen M, Kelleter B, Crielaard JM. - Détermination de la fréquence de stimulation produisant la contraction tétanique maximale du quadriceps fémoral, in Pelissier J, Roques CF Ed.,  Electrostimulation des Nerfs et des Muscles. Masson, Paris, 1992, 33-37.

18.   Vanderthommen M, Kelleter B, Crielaard JM. - Les courants excito-moteurs de basses fréquences. Détermination des durées d'impulsions optimales de stimulation. Ann Kinésithér, 1991, 18, 10, 483-484.

19.   Vanderthommen M, Monfort J, Knoden A, et al. - Les courants excitomoteurs au niveau du quadriceps et des ischio-jambiers. Détermination des conditions fonctionnelles idéales de stimulation. Kiné 2000, 1992, 5, 15.

 

(Exposé présenté lors du 2e colloque médico-sportif « Entre laboratoire et terrain » qui a eu lieu le 19 février 2005 et était organisé par le ‘RFCLiège athlétisme’ avec l’aide du Service des Sports de la Province de Liège et en partenariat avec l’Université de Liège).